嵌入式开发-基于ARM的GSM远程监控系统.pdf

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1、 1基于基于 ARM 的的 GSM 远程监控系统远程监控系统 陈克力1（1.西华大学数学与计算机学院 四川成都 610039）摘要：摘要：在分析现有汽车报警器缺点的基础上，详细阐述了基于 ARM 2410 的 GSM 远程监控系统的系统设计、硬件设计和软件设计。该远程监控系统作为车载信息系统的一部分，使用支持 GSM 的 WAVECOM 专用通信模块，具有远距离、无噪声污染和双向控制等特点。关键字：关键字：ARM；GSM；远程监控；WAVECOM；双向控制 中图分类号中图分类号：TP368 文献标识码文献标识码：B Research of GSM Car Monitor Based on AR

2、M Chen Ke-li1(1School of Mathematics and Computer Engineering,XiHua University,Chendu 610039,China)Abstract:The paper analyzes the disadvantages of existing car remote monitor,and particularly introduces the GSM remote monitor based on ARM,which includes system design,hardware design and software de

3、sign.AS a part of car information system,the monitor uses the special WaveCOM communication module,which supports GSM/GPRS function.The monitor has many advantages such as remote instance alarm,non-noise pollution and double-direction control.Keywords:ARM;GSM;Remote Monitor;WaveCOM;Double-direction

4、Control 1 引言引言 目前，车载信息系统逐渐成为融合先进的电子、计算机、通信技术的智能交通系统（ITS）中必不可少的部分。车载信息系统在统一的硬件平台上集成了汽车仪表、防盗监控、自动导航、媒体播放、浏览网络等多种信息服务，与车内多个部件的单独开发集成相比，节省了材料成本及通信成本，有利于汽车信息的数字化，也有利于提高整车性价比。1 汽车监控系统，是车载信息系统的一个重要组成部分，为汽车的防盗提供重要的保障。目前，汽车监控器的原理主要分为如下三类：短程监控和无线远程监控和 GPS 定位监控。常用的近距离声音监控器一般通过振动传感器感知被保护物体（如汽车或保险箱）的异常振动，然后驱动大功率

5、声音报警。该监控方式缺点是监控距离短、对环境产生噪音污染、误报率高、监控器易被拆卸或遭破坏。普通无线监控器则是利用专有的无线电频率进行信息的监控，具有传输距离短、易受障碍物干扰等缺点。GPS 定位报警器1利用现代电子信息技术、航天技术和网络技术，实现汽车与车主的实时信息反馈，也具有存在“盲区”，费用较高等缺陷。GSM 是目前基于时分多址技术的移动通信体制中较为成熟、完善、应用广泛的一种系统。GSM 系统集中了现代信源编码技术、信道编码、交织、均衡技术、数字调制技术、话音编码技术以及慢调频技术，同时在系统中引入了大量计算机控制和管理，因而保证了数据传输的正确性、安全性和可靠性。2 ARM 处理器

6、是目前嵌入式系统中普遍采用的处理器，作为车载信息系统的硬件平台，具有体积小、成本低、性能高、内嵌资源丰富等特点。为此，设计了一款基于 ARM 的 GSM 远程监控系统，它以 GSM 网络作为通信载体，以 ARM 处理器 S3C2410 作为基本硬件平台，实现汽车状态的自动监测与及时控制。2 系统分析系统分析 2基于 ARM 的 GSM 汽车监控系统是一种新型的汽车监控系统，内部嵌入了专用通信模块。该监控器的工作原理如图 1 所示：当传感器检测到车门开启或是发动机开启信号时，经过 AD 转换模块将信号转换成数字信号并传送给 ARM 处理器，ARM 处理器分析并处理该信息，将处理的结果（报警信息）

7、以 AT 命令的形式发送给无线通信模块，无线通信模块将报警信号以短信的方式发送到预定的车主手机中。车主根据收到的报警信息回复相应的短信，实现对汽车的控制如强迫关闭发动机或车门死锁等操作。利用 GSM 网络，可以将报警信息传送到移动通讯覆盖的任何地方，克服了现有技术报警信号传送距离有限和噪音污染的缺陷。监控器还应具有修改系统密码、动态设置监控器的控制与解锁指令、设置车主手机号码等指令，在进行这些设置时需要用户在短信中提供密码以进行身份校验。图 1 远程监控器硬件结构示意图 3 硬件设计硬件设计 基于 ARM 的 GSM 远程监控系统主要包含 S3C2410 目标板、TC35i 通信模块、SIM

8、卡模块、光电耦合器、传感器、控制器、电源系统等部分组成，如图 2 所示。整个系统可分为三个部分：1）监测部分 车门开关传感器、发动机振动传感器通过光电耦合器与 S3C2410 目标板的 GPIO 端口相连，对连接传感器的端口将其配置为输入模式。可以将相应的 GPIO 端口与外部中断源进行绑定，当有相应信号产生时，触发中断，进行相应报警事件的处理。2）控制部分 控制器通过光电耦合器与目标板的 GPIO 端口连接，对连接控制器的端口配置为输出端口。目标板发出的控制信号经控制器放大后去控制锁定开启车门，或者控制发动机的熄火与启动 3）通信部分 目标板通过串口与 GSM 移动通信模块相连接，以进行报警

9、信息的发送或接收车主发送过来的控制指令及系统配置指令。通信模块中有一张 SIM 卡，以实现对短信发送者或接收者身份的确定。4）电源部分 监控系统的电源部分包括目标板供电、控制器及传感器的供电，由于两者电压及电流的不同，这里用光电耦合器进行隔断，以避免控制器中较大的电流对目标板损坏。整个电源系统可来自于汽车蓄电池，这样汽车熄火后也可以正常监控。监控程序存储在目标板存储器中，监控程序是利用计算机进行交叉开发，最后下载固化到目标板中。GSM 模块 嵌入式处理器 车主手机传感器 控制器 GSM 网络 3 图 2 远程监控器硬件连接图 4 软件设计软件设计 远程监控系统在嵌入式 Linux 平台下，利用

10、 C 语言进行开发。远程监控系统主要分为如下模块：1）无线通信模块 主要负责通信短信的发送与接收。短信的收发是通过向串口发送 AT指令集来实现的。AT 指令集是 GSM 模块与嵌入式计算机之间的通信协议。AT 指令是以AT 作首，rn 字符结束的字符串。每个指令执行成功与否都有相应的返回。其他的一些非预期的信息(如有人拨号进来、线路无信号等)，模块也将有对应的一些信息提示，接收端可做相应的处理。所使用的短信息规范为 GSM07.05，方式为 PDU 模式4。PDU 串表面上是一串 ASCII码，由0-9和A-F这些数字和字母组成，它们是 8 位字节的十六进制数。PDU 串不仅包含可显示的消息本

11、身，还包含很多其他的附加信息，并且发送和接收的 PDU 串的结构也不完全一样。发送短消息的 PDU 串的格式如表 1 所示，接受短消息格式与此略有不同，这里不再赘述。表 1 发送短信息 PDU 串格式 分段 含义 说明 08 SMSC 地址信息的长度 共 8 个八位字节(包括 91)91 SMSC 地址格式(TON/NPI)用国际格式号码(在前面加+)68 31 08 20 08 05 F0 SMSC 地址 8613800280500，补F凑成偶数个 11 基本参数(TP-MTI/VFP)发送，TP-VP 用相对格式 00 消息基准值(TP-MR)0 0D 目标地址数字个数 共 13 个十进制

12、数(不包括 91 和F)91 目标地址格式(TON/NPI)用国际格式号码(在前面加+)68 31 58 81 27 F8 目标地址(TP-DA)8613851872468，补F凑成偶数个 00 协议标识(TP-PID)是普通 GSM 类型，点到点方式 00 用户信息编码方式(TP-DCS)7-bit 编码 00 有效期(TP-VP)5 分钟 06 用户信息长度(TP-UDL)实际长度 6 个字节 C8 32 9B FD 0E 01 用户信息(TP-UD)“Hello!”无线通信模块 光电耦合器 传感器 控制器 串口GPIO GPIO S3C2410SIM 卡 4短信 PDU 编码的生成与解码

13、都按照 GSM07.05 规范写成相应的函数以供监控模块和系统设置等模块调用。2）监测与控制模块 监测模块主要完成对传感器信息的检测，在满足条件时产生中断，在中断服务程序中，生成报警短信并调用发送短信函数将报警信息发送给车主手机中。控制模块根据接收到的短信内容，发送相应的控件信号给控制器。3）系统设置模块 主要完成对车主手机号码、短信中心号码、系统密码、报警信息内容、回复指令内容等内容的修改，以增加系统的安全性。设置短信内容格式如表 2 所示。表 2 远程监控系统应用层指令 指令 功能 SET CTR 设置短信中心号码 SET USR 设置车主手机号码 SET MSG 设置报警短信的文本内容

14、SET LCK 设置锁定控制指令的内容 SET ULK 设置解锁控制指令的内容 有关系统设置的信息以数据文件的方式存放在系统存储器中。当修改设置时，就会修改该文件中的内容。整个系统的程序流程如图 3 所示。整个监控系统一上电后就开始运行，只要有检测的中断事件发生，就处理中断。当有新短信到达时，也会向串口发送一指定信息，因此对串口数据的接受也应采用中断方式。这样系统的效率较高，避免程序的不断循环而浪费处理器资源。图 3 远程监控系统程序流程图 55 结束语结束语 基于 ARM 的 GSM 远程监控器是目前较为先进的汽车监控系统，它具有如下特点：1）利用短信作为传输手段，可以实现汽车状态信息的“零

15、时间报警”；2)借助于全球化的 GSM网络，无论车主身在何处，都可以“长距离报警”；3)以 ARM 为基础的汽车监控系统作为车载信息系统的一部分，在整体上具有“高性价比”；4)使用手机作为监控器的操作终端，手机短信作为控制指令载体，具有操作方便的特点。基于 ARM 的 GSM 远程监控系统不光是在汽车防盗系统中有着广泛应用，同时它也提供了一种现代远程监控系统的新模式，在铁路、交通、电力、工业、环保、水文等多种领域有着广泛的应用前景。本文作者创新观点本文作者创新观点 1）基于 ARM 的 GSM 汽车监控系统 多数 GSM 监控系统采用单片机作为控制芯片，在目前嵌入式系统大行其道的情况下，在统一

16、的车载信息系统平台下开发汽车监控系统，具有开发周期短、反应速度快、监控可靠等特点；2）控制参数可设置 多数汽车监控器的指令都是固定的，不可随意修改。本监控器提出了动态改变控制指令及报警电话等参数，提高了系统的灵活性，也提高了系统的安全性。3）定义了远程监控在应用层相应通讯协议 参考文献参考文献 1 汤志伟，陆亨立基于嵌入式 Linux 的汽车信息服务系统J微计算机信息，20063-2：209-211.2 杨利娟，鲁周迅基于 GSM 线路检修监控系统的设计与实现J微计算机信息，20057-1:149-150 3 黄贤英，陈缓基于 Linux 的嵌入式汽车智能监控系统的设计J微计算机信息，200612-2：226-228 4 中 国 电 子 技 术 信 息 网.通 过 串 口 收 发 短 消 息 EB/OL.http:/ 作者简介：作者简介：陈克力（1970-），男（汉），重庆忠县人，讲师，硕士，主要研究方向：嵌入式系统、数据库技术。CHEN Ke-li(1970-),male,born in Zhongxian,Chongqing,lecturer,Master,main research field:Embedded System and Database.