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1、个人资料整理仅限学习使用摘 要目前我国汽车工业的飞速发展，汽车防盗的产品越来越多，于此原因设计一种基于 S3C2410汽车防盗系统。本课题选用 S3C2410为核心控制器，利用多普勒微波传感器对汽车的震荡进行检测，用 USB摄像头发送图像信息给汽车用户，利用S3C2410的 USB 接口连接个摄像头，将摄像头拍摄的图像发送给汽车用便于一旦汽车被盗时提供图像资料，有利于案件的破获。本设计总体分为五大模块，主控制器模块、信息采集模块(传感器 、USB、摄像头模块、无线通信模块(GPRS MODEM 和图像压缩模块。主控制模块包括S3C2410、触摸屏等；信息采集模块包括传感器、霍尔传感器等； US
2、B、摄像头模块是收集图像资料；无线通信和图像压缩模块是将收集的图像发送给用户。汽车 CAN 总线防盗技术是将防盗和网络有效的联系起来，将防盗智能化，突破传统的机械式防盗的弊端，但是，CAN 总线防盗价格昂贵，暂时还不能在汽车领域广泛运用，只能在高档汽车上使用，将来运用更新的技术将CAN 总线防盗广泛运用于汽车上是总线防盗的发展方向。关键词： CAN 总线；自动控制；局域网络Abstract With the fast development of the auto industry of our country at present, there are more and more theft
3、-proof products of automobile and we design one kind automobile burglary-resisting system in this reason based on the S3C2410. This subject selects S3C2410 for use as the key controller. It makes use of Utilize Dopplers microwave sensor to gauge shock of the automobile. It makes a video recording wi
4、th USB camera to give image information to automobile users. It uses USB interface of S3C2410 to join a lens, sending automobile users the images taken 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用by the camera, which offers image data in case of being stolen, thus helping th
5、e cracking of the case. Overall, it is divided into five major modules: the master controller module, the information-collecting module (the sensor , USB, the lens module, the wireless communication module (GPRS MODEM and the image-compressing module, with the main controlling module including S3C24
6、10, touch-sensitive screen, etc., the information-collecting module including the sensor, Halls sensor, etc., USB and lens module to collect the picture materials, and the wireless communication module and the picture- compressing module to send the collected picture to users. The theft-proof techno
7、logy of CAN bus for the automobile is to link up guarding against theft with the network effectively, making It intelligent to guard against theft, so this breaks through the drawback from the theft-proof of traditional machinery type. However, CAN bus guarding against theft costs an arm and a leg.
8、It cant be applied extensively in the field of automobile yet temporarily. It can only be employed on the top-grade automobile. It is the right way that we can apply CAN bus to automobile bus theft-proof extensively to guard against theft in the future, by using newer technology.Key words：CAN Bus；Au
9、tomatic Control；Local Area Network目 录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用第1章 绪 论1.1 汽车防盗系统的发展国外：美国的钥匙防盗技术美国得克萨斯仪器公司下属的一家子公司利用无线电射频技术，研制成功一种“ 车辆固定系统 ” 将射频发射应答器嵌入汽车钥匙中，应答器内存有与特定车辆相吻合的特别识别码。当钥匙插入电源开关并转
10、动时，就会在转发器和识别器之间引发一种无线电信号，如果钥匙中的识别码与汽车内的编码一致，汽车就可以发动起来。否则，识别码就不会接通电源，从而锁定点火系统和供油系统，汽车无法起动。该技术已为福特汽车公司所采用。德国的变密码防盗技术德国梅塞德斯 .奔驰公司于 1994 年 12 月 1 日开始生产首批绝对防盗豪华轿车。这种汽车装配有 “ 电子开门钥匙 ” 红外线遥控器，发射出肉眼看不见的多次变换密码的光信号及接受这种信号的特种传感器来防盗。它由微型计算机与发动机的电子控制单元 机械锁机械锁是最常见应用也最早的汽车防盗锁，现在已经很少单独使用，主要和电子式、芯片式联合使用，主要分为方向盘锁和排挡锁两
11、大类。方向盘锁大部分车主都会使用，也无须安装。排挡锁一般是安装在中控台上，锁身与车身连接，再通过锁环限制换挡手柄的移动，但需要钻孔安装，所以使用的人并不多。此外还有一种新型变速器锁，直接做成一个内置卡锁的换挡手柄，看起来很漂亮，但售价近千元，而且要将原来的换挡手柄换掉，使用者就更少。机械式锁主要起到限制车辆操作的作用，对防盗方面能够提供的帮助有限，很难抵挡住铁撬、钢锯、大剪刀等重型工具的盗窃。但它们能拖延偷车贼作案的时间却是事实，一般偷车贼要用几十秒甚至几分钟才能撬开方向盘锁，变速杆锁的破坏时间还要长一点。(2 电子式防盗系统电子式防盗锁是目前应用最广的防盗锁之一，分为单向和双向的两种。单向的
12、电子防盗系统的主要功能是：车的开关门、震动或非法开启车门报警等，也有一些品牌的产品根据客户的需求增加了一些功能：用电子遥控器来完成发动机启动、熄火等。双向可视的电子防盗系统相比单向的更为直观，能彻底让车主知道汽车现实的情况，当车有异动报警时，同时遥控器上的液晶显示器会显示汽车遭遇的状况，缺点是有效范围只有100-200M。电子防盗系统的致命伤在于其电子密码和遥控操作方式，当车主用遥控器开关车门时，匿藏在附近的偷车贼可以用接收器或扫描器盗取遥控器发出的无线电波或红外线，再经过解码，就可以开启汽车的防盗系统。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
13、第 5 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用(3 芯片式数码防盗器芯片式数码防盗器是现在汽车防盗器发展的重点，大多数轿车均采用这种防盗方式作为原配防盗器。芯片式数码防盗器基本原理是锁住汽车的马达、电路和油路，在没有芯片钥匙的情况下无法启动车辆。数字化的密码重码率极低，而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁，杜绝了被扫描的弊病。目前进口的很多高档车，国产的大众、广州本田、派力奥等车型已装有原厂的芯片防盗系统。目前芯片式防盗已经发展到第四代，最新面世的第四代电子防盗芯片，具有特殊诊断功能，即已获授权者在读取钥匙保密信息时，能够得到该防盗系统的历史信息。系统中经授权的备用钥匙数目、时间印记以及
14、其他背景信息，成为收发器安全特性的组成部分。第四代电子防盗系统除了比以往的电子防盗系统更有效地起到防盗作用外，还具有其他先进之处：它独特的射频识别技术(RFID可以保证系统在任何情况下都能正确识别驾驶者，在驾驶者接近或远离车辆时可自动识别其身份自动打开或关闭车锁；无论在车内还是车外，独创的TMS37211 器件能够轻松探测到电子钥匙的位置。(4 网络防盗：网络防盗是指通过网络来实现汽车的开关门、启动马达、截停汽车、汽车的定位以及车辆会根据车主的要求提供远程的车况报告等功能。网络防盗主要是突破了距离的限制。目前主要使用的网络有：无线网络(BB 机网络 、GPS(卫星定位系统 ，其中应用最广的就是
15、 GPS。 GPS 系统全称为 “ 全球卫星定位系统 ” 。实际上，此技术是美国耗资100 多亿美元，历时20 多年发展的一大航天工程。1991 年在海湾战争中被首次使用。海湾战争之后。 GPS 技术在非军事领域得到了更加深入的应用，在汽车反劫防盗领域取得实际效果。 GPS 卫星定位系统属网络式防盗器，它主要靠锁定点火或起动达到防盗的目的。 GPS应用于汽车反劫防盗服务就得益于卫星监控中心对车辆的24小时不间断、高精度的监控服务。该系统由安装在指挥中心的中央控制系统、安装在车辆上的移动 GPS 终端以及 GSM 通信网络组成，接受全球定位卫星发出的定位信息，计算出移动目标的经度、纬度、速度、方
16、向，并利用GSM 网络的短信息平台作为通信媒介来实现定位信息的传输，具有传统的GPS 通信方案所无法比拟的优势。缺点是：价格昂贵，每月要交纳一定费用的服务费。1.3 防盗报警系统的组成和工作原理1）机械式防盗器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用机械式防盗装置是市面上最简单、最廉价的一种防盗装置，其原理十分简单，即锁住转向盘、控制踏板或挡柄。优点：价格便宜，安装简便，几百元甚至几十元就能搞定。缺点：防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。2）电子防盗器电子防盗装置电子防盗就是给车锁
17、加上电子识别码，开锁或配钥匙都需要输入十几位密码。电子防盗的最大卖点在于密码解锁和声讯报警。电子防盗装置的主要功能有以下四种：声讯报警功能、安全提示功能、遥控寻车功能、中央门锁遥控功能。3）网络防盗器网络防盗装置即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，以全球卫星定位系统、USB、摄像头模块、无线通信模块(GPRS MODEM 和图像压缩模块等。2.2 主控制模块设计本设计选用三星的，它基于ARM 内核，最大工作频率能达到203MHz，能支持NAND 闪存启动，具有更高的性价比。另外，S3C2410 在市场上己有很多成熟的应用，因此选用了 S3C2410作为系统
18、的 CPU。所以本设计采用三星S3C2410。S3C2410集成了一个 LCD 控制器 (支持 STN 和 TFT 液晶显示屏 、NAND 闪存控制器、 SDRAM 控制器、 3 个通道的 UART、4 个通道的 DMA 、4 个具有 PWM 功能的计时器和 1个内部时钟，以及8通道的 10位 ADC。S3C2410还有很多丰富的外部接口，如触摸屏、I2C 总线、 12S 总线接口，以及2 个 US 主机接口、 1 个 USB 设备接口、 2 个 SPI 接口、 SD 接口。在时钟方面，S3C2410 集成了一个具有日历功能的RTC(实时控制 和具有PLL 的芯片时钟发生器。能产生200MHz
19、 的工作频率。这样的工作频率能够使处理器轻松运行inCE、Linux 等操作系统，以及进行较为复杂的数据处理。2.2.1 LCD 控制器一块 LCD 屏显示图像，不但需要LCD 驱动器，还需要有相应的LCD 控制器。通常 LCD 驱动器会以 COF/COG 的形式与 LCD 玻璃基板制做在一起，而LCD 控制器则有外部电路来实现。而S3C2410 内部已经集成了LCD 控制器，因此可以很方便地去控制各种类型的LCD 屏，例如： STN 和 TFT 屏。由于 TFT 屏将是今后应用的主流，因此接下来，本设计使用TFT 屏的控制来进行。S3C2410 LCD控制器的特性：TFT 屏支持单色、 4
20、级灰度、 256色的调色板显示模式支持 64K 和 16M 色非调色板显示模式支持分辩率为640*480，320*240 及其它多种规格的LCD 对于控制TFT 屏来说，除了要给它送视频资料VD23:0 ）以外，还有以下一些信号是必不可少的，分别是：VSYNCVFRAME ）：帧同步信号HSYNCVLINE ）：行同步信号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用VCLK ：像数时钟信号VDENVM ）：数据有效标志信号图 2.2.1是 S3C2410内部的 LCD 控制器的逻辑示意图：图 2.2.
21、1 S3C2410 内部 LCD 逻辑图REGBANK 是 LCD 控制器的寄存器组，用来对LCD 控制器的各项参数进行设置。而 LCDCDMA 则是 LCD 控制器专用的DMA 信道，负责将视频资料从系统总线System Bus）上 取来 ， 通 过 VIDPRCS 从 VD23:0 发 送 给 LCD 屏。 同时TIMEGEN 和 LPC3600 负责产生LCD 屏所需要的控制时序，例如VSYNC 、HSYNC、VCLK 、VDEN ，然后从 VIDEO MUX 送给 LCD 屏。TFT 屏时序分析图 2.2.2 是 TFT 屏的典型时序。其中VSYNC 是帧同步信号， VSYNC 每发出
22、 1个脉冲，都意味着新的1 屏视频资料开始发送。而HSYNC 为行同步信号，每个HSYNC 脉冲都表明新的1 行视频资料开始发送。而VDEN 则用来标明视频资料的有效， VCLK 是用来锁存视频资料的像数时钟。并且在帧同步以及行同步的头尾都必须留有回扫时间，例如对于VSYNC 来说前回扫时间就是 VSPW+1）VBPD+1），后回扫时间就是 VSPW=1 VBPD+1=2 - VBPD=1 LINVAL+1=320- LINVAL=319 VFPD+1=3 - VFPD=2 HSPW+1=4 - HSPW=3 HBPD+1=7 - HBPW=6 HOZVAL+1=240- HOZVAL=239
23、 HFPD+1=31 - HFPD=30 以上各参数，除了LINVAL和 HOZVAL直接和屏的分辩率有关，其它的参数在实际操作过程中应以上面的为参考，不应偏差太多。LCD 控制器主要寄存器功能详解(1LCDCON1 图 2.2.4 扫描LINECNT ：当前行扫描计数器值，标明当前扫描到了多少行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用CLKVAL ：决定 VCLK 的分频比。 LCD 控制器输出的VCLK 是直接由系统总线AHB ）的工作频率HCLK 直接分频得到的。做为240*320 的 T
24、FT 屏，应保证得出的 VCLK 在 510MHz 之间MMODE ：VM 信号的触发模式 仅对 STN 屏有效，对 TFT 屏无意义）PNRMODE ：选择当前的显示模式，对于TFT 屏而言，应选择 11，即 TFT LCD panel BPPMODE ：选择色彩模式，对于真彩显示而言，选择16bpp64K 色）即可满足要求ENVID ：使能 LCD 信号输出图 2.2.5各项含义体现VBPD ， LINEVAL ， VFPD ， VSPW 的各项含义已经在前面的时序图中得到体现，这里不再赘述。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12
25、 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用HBPD ， HOZVAL ， HFPD 的各项含义已经在前面的时序图中得到体现。2.2.2 手触屏设计本设计基于三星S3C2410X 微处理器，采用SPI接口与 ADS7843 触摸屏控制器芯片完成触摸屏模块的设计。具体包括在嵌入式Linux 操作系统中的软件驱动开发，采用内核定时器的下半部机制进行了触摸屏硬件中断程序设计，采用16 个时钟周期的坐标转换时序，实现触摸点数据采集的方法，给出了坐标采集的流程。当驾驶人进入汽车点击密码，汽车发动。，该函数完成设备驱动的初始化工作。其中最重要的工作就是向内核注册该设备，对于字符设备调用register_ch
26、rdev(完成注册，对于块设备需要调用register_blkdev(完成注册。注册成功后，该设备获得了系统分配的主设备号、自定义的次设备号，并建立起与文件系统的关联。字符设备驱动程序向Linux 内核注册登记时，在字符设备向量表chrdevs中增加一个device_struct 数据结构条目，这个设备的主设备标识符用作这个向量表的索引。向量表中的每一个条目，即一个device_struct 数据结构包括两个元素：一个登记的设备驱动程序的名称的指针和一个指向一组文件操作的指针。这块文件操作本身位于这个设备的字符设备驱动程序中，每一个都处理特定的文件操作，比如打开、读写和关闭。所谓登记，就是将由
27、模块提供的file_operations 结构指针填入device_struct 数据结构数组的某个表项。登记以后，位于上层的模块(内核可以“ 看见” 这个模块了。但是，应用程序却还不能“ 看见” 它，因而还不能通过系统调用它。要使应用程序能 “ 看见” 这个模块或者它所驱动的设备，就要在文件系统中为其创建精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用一个代表它的节点。通过系统调用mknod(创建代表此项设备的文件节点设备入口点，就可使一项设备在系统中可见，成为应用程序可以访问的设备。另外，设备驱动在
28、卸载时需要回收相应的资源，令设备的相应寄存器值复位并从系统中注销该设备。Linux 操作系统通过系统调用和硬件中断完成从用户空间到内核空间的控制转移。设备驱动模块的功能就是扩展内核的功能，主要完成两部分任务：一个是系统调用，另一个是处理中断。图2 是一个设备驱动模块动态挂接、卸载和系统调用的全过程。系统调用部分则是对设备的操作过程，比如open，read，write，ioctl 等操作，设备驱动程序所提供的这组入口点由几个结构向系统进行说明，分别是file_operations数据结构、 inode 数据结构和 file 数据结构。内核内部通过file 结构识别设备，通过file_operat
29、ions数据结构提供文件系统的入口点函数，也就是访问设备驱动的函数，结构中的每一个成员都对应着一个系统调用。在嵌入式系统的开发中，我们一般仅仅实现其中几个接口函数：read、write、open、ioctl 及 release就可以完成应用系统需要的功能。写驱动程序的任务之一就是完成file_operations中的函数指针。(1 触摸屏驱动程序设计的关键触摸屏驱动程序中重要数据结构typedef struct unsigned short pressure 。 unsigned short x 。 unsigned short y 。 unsigned short pad 。 TS_RET。
30、 typedef struct unsigned int PenStatus 。 TS_RET bufMAX_TS_BUF 。 unsigned int head, tail 。 wait_queue_head_t wq 。 spinlock_t lock。 TS_DEV 。 static struct file_operations s3c2410_fops = owner: THIS_MODULE, open: s3c2410_ts_open, read: s3c2410_ts_read, release: s3c2410_ts_release, poll: s3c2410_ts_poll
31、, 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用在程序中有三个重要的数据结构：用于表示笔触点数据信息的结构TS_RET，表示 ADS7843 中有关触摸屏控制器信息的结构TS_DEV，以及驱动程序与应用程序的接口 file_operations结构的 s3c2410_fops 。TS_RET 结构体中的信息就是驱动程序提供给上层应用程序使用的信息，用来存储触摸屏的返回值。上层应用程序通过读接口，从底层驱动中读取信息，并根据得到的值进行其他方面的操作。TS_DEV 结构用于记录触摸屏运行的各种状态，
32、PenStatus包括PEN_UP、PEN_DOWN 和 PEN_FLEETING。bufMAX_TS_BUF 是用来存放数据信息的事件队列，head、tail 分别指向事件队列的头和尾。程序中的笔事件队列是一个环形结构，当有事件加入时，队列头加一，当有事件被取走时，队列尾加一，当头尾位置指针一致时读取笔事件的信息，进程会被安排进入睡眠。wq 等待队列，包含一个锁变量和一个正在睡眠进程链表。当有好几个进程都在等待某件事时，Linux 会把这些进程记录到这个等待队列。它的作用是当没有笔触事件发生时，阻塞上层的读操作，直到有笔触事件发生。 lock 使用自旋锁，自旋锁是基于共享变量来工作的，函数可
33、以通过给某个变量设置一个特殊值来获得锁。而其他需要锁的函数则会循环查询锁是否可用。 MAX_TS_BUF 的值为16，即在没有被读取之前，系统缓冲区中最多可以存放 16个笔触数据信息。s3c2410_fops 就是内核对驱动的调用接口，完成了将驱动函数映射为标准接口。上面的这种特殊表示方法不是标准C 的语法，而是GNU 编译器的一种特殊扩展，它使用名字进行结构字段的初始化，它的好处体现在结构清晰，易于理解，并且避免了结构发生变化带来的许多问题。(2 init_module 函数这是模块的入口函数。在函数内部通过s3c2410_ts_init( 实现模块的初始化工作。在本设计中设备与系统之间以中
34、断方式进行数据交换。整个触摸屏的驱动程序处理比较复杂，而且耗时较长，因而触摸屏驱动程序不可能在中断服务程序中完成。在 Linux 操作系统中一般把中断处理切为两个部分或两半。中断处理程序是上半部接收到一个中断，它就立即开始执行，但只做有严格时限的工作，例如对接收的中断进行应答或复位硬件。这些工作都是在所有中断被禁止的情况下完成的，能够被允许稍后完成的工作会推迟到下半部去。在Linux 中下半部的实现有多种机制。按触摸屏时，从ADS7843 输出的数值有一个抖动过程，即从ADS7846 输出的数值有一个不稳定时期，这个过程大约为10ms。所以中断处理程序的下半部处理函数采用内核定时器机制，使下半
35、部在中断发生50ms 后再作处理。这样有效地避开了 ADS7843 输出值的不稳定时期，使中断服务程序和中断处理任务串行化，达到了处理时间较长的触摸屏事件的目的。驱动程序通过request_irq 函数注册并激活一个中断处理程序，以便处理中断。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用int reguest_irq(unsigned int irq, void(*handler(int, void *, struct pt_regs *, unsigned long irq_flags, cons
36、t char *dev_name, void *dev_id参数 irq 表示所要申请的中断号；handler 为向系统登记的中断处理子程序，中断产生时由系统来调用； dev_name为设备名； dev_id 为申请时告诉系统的设备标识符；irq_flags 是申请时的选项，它决定中断处理程序的一些特性，其中最重要的是中断处理程序是快速处理程序还是慢速处理程序。在 s3c2410_ts_init(中的另一个重要任务是执行接口函数s3c2410_ts_open( ，在这个函数中初始化缓冲区的头尾指针、触摸屏状态变量及触摸屏事件等待队列。module_exit( 该函数调用s3c2410_ts_e
37、xit( ，主要任务是撤销驱动程序向内核的登记以及释放申请的中断资源。(3 接口函数 s3c2410_ts_read( 这个函数实现的任务是将事件队列从设备缓存中读到用户空间的数据缓存中。实现的过程主要是通过一个循环，只有在事件队列的头、尾指针不重合时，才能成功的从 tsdev.tail 指向的队列尾部读取到一组触摸信息数据，并退出循环。否则调用读取函数的进程就要进入睡眠。坐标读取函数 s3c2410_get_XY 在定时器中断处理程序中，当查询到与相连的EINT5/GPF5 为低电平时，即表示有有效事件，应该调用s3c2410_get_XY(函数采集笔触信息。ADS7843 有多种转换时序，
38、时序规定了芯片与设备及CPU 间是如何配合工作的。设计中采用16 个时钟周期启动一次转换的坐标转换方式。ADS7843 的操作时序如图 2.1.1 所示。坐标的读取是通过多次采集取平均值的方法，以X 坐标的读取为例，其读取过程如图2.1.2所示。循环过程中的每一步都在8 个时钟周期内完成，数据的处理严格按照时序进行，Y 坐标的采集与 X 坐标类似。图 2.1.1 ADS7843 操作时序精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用图 2.2.2 X 坐标采集流程2.3 USB 、摄像头模块USB 摄
39、像头主要由3 部分构成：镜头、图像传感器和USB 接口控制芯片。本系统采用的摄像头是市面上比较常见的一款。它的USB 接口控制芯片型号是301p，图像传感器芯片采用CMOS 技术，因此性价比较高。该摄像头可通过USB接口直接与主机通信，将采集到的图像传输到主机。该芯片的特点如下：图像最大为 640 480 像素，可根据不同摄像头进行配置调整；图像白平衡等参数可配置；可在 Arm-Linux 下高效运行；通过I2C 总线编程 CMOS 图像传感器内部的寄存器来改变缺省参数。通过在USB 接口上外接一个带USB 口的摄像头，将采集到的视频图像数据放入输入缓冲区中。然后，或者保存成文件的形式，或者运
40、行移植到平台上的图像处理程序，对缓冲的图像数据直接进行相关处理，再保存并打成UDP 包。最精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用后，通过网络接口将图像发送到Internet上。本文只讨论其中视频采集部分的具体实现。2.3.1 USB系统的配置要启用 USB系统，首先进入USB support一节并启用 Support for USB选项(对应模块为 usbcore.o 。接着，需要选择USB 主控制器驱动程序。选项是EHCI(对应模块为 ehci-hcd.o、UHCI( 对应模块为 usb-u
41、hci.o和 OHCI(对应模块为 usb-ohci.o 。每块支持插入USB 设备的主板都需要有USB 主机控制器芯片。这个特别的芯片与插入系统的USB 设备进行交互操作，并负责处理允许USB 设备与系统其他部分通信所必需的所有低层次细节。启 用 了 USB support 和USB 主 机 控制 器驱 动 程 序 后 ，接 下来 应 该 启 用Preliminary USB devicefilesystem，然后启用 USB 外围设备的驱动程序。例如，为了启用对 USB 摄像头的支持，应该启用USB Camera support 。一旦用新的内核重新引导后，目录/proclbus/usb
42、下应该有相应的USB 设备信息。如若没有信息，应输入以下命令，将USB设备文件手动挂装到 /proc/bus/usb。2.3.2 摄像头本设计车载终端使用cam301p摄像头，所以，在配制Linux 系统内核时要选择cam301p这一项。Multimedia devices- Video For Linux Video For Linux- *V4L information in proc filesystem USB support- USB cam301p Camera support 2.4 无线通信模块本系统采用GSM2406 模块，它接口简单、使用方便，只需要单一的2.7V 电源即可
43、工作。采用AT 指令对此模块进行控制，初步计划与控制器之间采用串口进行通信。同时，用此模块实现语音通话功能。由于GPRS是基于 IP 协议的，所以，处理器在与 GPRS网络通信的时候要发送符合IP协议的数据包。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用2.5 信息采集模块因为视频处理芯片1s输出 25帧图像，一帧640 480 的图像大约 2.45Mb，为了缓和存储器的存储压力，图像必须经过压缩以提高存取速度。系统设计采用集成JPEG 编解码的 ZR36060 图像压缩芯片。它可以方便地实现对视频
44、信号的实时压缩解压缩。在进行压缩时，ZR36060接收 YUV 4：2：2数字视频信号，将其编码为JPEG码流输出；在解压缩时，它接收JPEG码流，将其解码为 YUV 4 ：2：2 数字视频信号输出。ZR36060 的接口分为3 个部分，分别为视频接口、代码与主机接口和控制接口。视频接口的功能是完成输入输出视频信号；代码与主机接口的功能是通过主机完 成对 芯片 控 制 字的 初始 化 ，并 且 在 主 动 方式 下， JPEG 压 缩 码流 也 经过CODE7：0输入输出；控制接口则完成一系列简单的工作顺序控制操作。两种视频同步方式为同步主模式和同步从模式。同步主模式指芯片内部产生所有的控制和
45、定时信号；同步从模式则是芯片作为从机同步于一个外部的视频源。2.5.1 数据采集防盗系统的数据采集模块由微波多普勒传感器组、振动传感器组、霍尔器件组和热释电红外传感器组组成，用于汽车防盗信息的采集以及数据的初步融合处理。数据采集模块的构成如图2.5.1所示。放大处理多路开关加速度传感器放大处理采集信息A/D 转换GMO接口霍尔器件霍尔器件霍尔器件放大处理放大处理放大处理霍尔器件放大处理逻辑或微 波 多 普 传 感器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用图 2.5.1 数据采集模块的构成利用微波
46、多普勒传感器对入侵范围进行监测微波多普勒传感器采用Agilis 公司的 HB100 微波运动传感器模块。 HB100 的多普勒效应收发机模块利用介质谐振振荡器和微带接插天线技术，可以实现低电流消耗、高温稳定性和高灵敏度。对车体的振动与倾斜状况进行测量，可以对窃贼采用拖吊法盗窃车辆以及破坏车体的现象进行预警。由于加速度传感器ADXL202E 能够测量 05kHz、士 2g 范围内的动态或静态加速度：动态加速度的测量可以用于振动检测，利用静态的重力加速度作为输入矢量，就可以确定物体的空间方向。因此可以利用ADXL202E 同时对车体的振动和倾斜角度进行监测。利用霍尔开关器件对车门的开关进行监测A3
47、210E 是霍尔效应开关器件。采用数字信号输出，在南、北磁极的作用下均能产生霍尔效应：磁极靠近时，开关打开，输出电平为低；磁极远离时，开关关闭，输出电平为高。该类传感器的功耗非常低，如A3209E 的功耗低达 400mW，特别适合低功耗应用。霍尔器件组的设计是将多个霍尔器件分布在汽车的4 个车门，将车门打开时，霍尔器件会发出微弱的电信号，然后将每个开关器件的输出信号送至器件组的局部决策中心进行融合，这里将4 个车门的警报等级看作相同，可以直接采用硬件进行“ 或” 运算，得到融合结果送至中央处理模块。2.5.2 图像报警图像报警是系统的关键技术，也是系统的难点，通过对监视图像的分析和控制，实现报
48、警和警情处理。该技术中融合了、数字化处理、摄像与技术。报警流程图如图 2.8所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用图 2.8 图像报警流程由于传感器是一种微弱信号检测设备，很容易受外界因素的影响而导致误报警，有些通过用户的努力是可以避免的；有些从原理上讲是不可以避免的，如小动物和电磁波干扰引起的误报警。为了尽量降低误报率，该系统采用了一种数字化处理技术，即对模拟信号直接进行数字化处理，通过对各种入侵情况和干扰情况的综合分析，在 MCU 上预先设定报警阈值。经传感器采集到的信号送至MCU
49、处理，超过报警阈值时， MCU 启动报警；在报警阈值以下则判为干扰信号，不报警。本设计以为平台，结合传感器、数据采集、图像处理和无线通信技术实现了对汽车的远程监控和防盗功能，有效减少了汽车报警系统的误报。在理论和实践上实现了对汽车全天候的图像监控。由于受网络状态的影响，报警信息可能会有延迟，随着网络和通信技术的发展，相信这些问题都会得到完美的解决。2.6 操作系统Linux 内核的配置配置 Linux 内核的步骤如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 44 页个人资料整理仅限学习使用首先，进入系统的源代码目录/Linux
50、-2.4.18，运行menuconfig 命令，系统就自动进入配置界面。界面很直观，这里，需要分别对串口、网卡和摄像头进行配置。2.6.1 网卡和串口的配置内核映像的下载需要用到串口和网卡，必须对串口和网卡驱动进行修改，以保证能够顺利完成移植工作。为了使内核支持串口，在进行内核配置时，对串口必须要有以下的配置选项：* ARM AMBA PLOT! serial port support *Support for console on AMBA serial port 对网卡必须要有以下的内核配置选项: *Ethernet (10 or 100M Generic Media independen