家庭安防系统设计

速 的 实 现 SOPC系 统 。 2.2 硬件平台设计
硬件设计主要包括特殊IP模块设计和 IP模 块 集 成 两 部 分 。在 该 系 统 中 主 要 设 计 了 USB转 换 模 块 和 MPEG-4编 码 器 IP两 个 IP模 块 。IP集 成 是 在 Quartus II集 成 开 发 环 境内的SOPC Builder中完成的,定制以 NIOS II为 核 心 的 处 理 器,添 加 SPI、PIO,以 太 网 接 口 为 通 信 接 口 ,添 加 SDRAM控 制 器 、三 态 桥 以 及 C F 接 口 卡 为 存 储 器 接 口 , 添 加自主开发的USB转换模块为视频采集接 口,并把MPEG-4编码器IP定制为客户指令 再 添 加 其 它 必 要 的 IP就 组 成 了 系 统 的 硬 件 。其 具 体 结 构 如 图1。 2.3 硬件关键模块实现
的传感器采集监控信息,发现异常情况就 报 警 ,系 统 通 过 GPRS发 送 报 警 短 信 ,同 时 启 动 视 频 数 据 传 输 。用 户 移 动 终 端 是 接 收 监控信息的平台,当用户接收到报警信息 可采取相应的措施,同时实时检测家里的 情 况 。远 端 数 据 处 理 中 心 是 用 户 移 动 终 端
4 结语
本文以构建高效的家庭防盗系统为出 发 点 ,采 用 FPGA和 GPRS技 术 ,设 计 实 现 了 具 有 远 程 视 频 监 控 、自 动 报 警 为 一 体 防 盗 系统。通 过 定 制 以Nios II为 核 心 的 处 理 器, 集 成 自 主 开 发 的 MPEG-4视 频 编 码 器 IP,采 用 GPRS实 现 数 据 的 无 线 传 送 ,实 现 了 一 个 高 效 的 防 盗 系 统 。经 测 试 表 明 该 系 统 达 到 设计预期要求,满足实际需要,可广泛应用 于家庭防盗中。
器 ,主 要 安 装 在 门 、窗 和 房 间 中 。由 于 非 法 人员只能从门或窗中进入,故容易监测到 侵 入 人 员 。同 时 ,为 检 测 异 常 情 况 ,还 按 照 了 烟 雾 传 感 器 、瓦 斯 检 测 传 感 器 等,用 于 检 测 烟 雾 和 家 庭 瓦 斯 泄 露 ,确 保 家 庭 安 全 。同 时 为 以 后 添 加 更 多 传 感 器 ,将 SPI接 口 配 置 成主端口,可同时连接多个传感器。
科技资讯 2010 NO.19 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 家庭安防系统设计
高 新 技 术
尹维生1 李岩2
(1.北华大学工程训练中心 吉林省吉林市 132021; 2.吉林公用事业工程学校 吉林省吉林市 132602)
摘 要:通过对家庭安防情况的研究,提出了以Nios II为核心的安防监控系统。采用以Nios II为核心的处理器系统,采用GPRS网络传输 视频信息,实现了具有远程视频监控、家庭安防检计的预期要求,可
控制部分主要包括检测和控制两部 分 。其 中 , 检 测 主 要 涉 及 到 采 用 红 外 热 敏 传感器监测非法人员入侵以及用烟雾传 感 器 、瓦 斯 检 测 传 感 器 等 监 测 十 分 家 庭 出 现 火 灾 或 出 现 瓦 斯 泄 漏 等 非 安 全 情 况 。在 监测非法人员入侵中,通过红外热敏传感 器监测十分有人出现,当监测到时,通过 调用lt_avalon_spi_command()函数获取到 传感器监测到的数据,并上传到处理部 分 。在 处 理 部 分 , 根 据 预 先 设 置 的 传 感 器 ID,判 断 出 意 外 类 型 ,并 根 据 数 据 的 情 况 , 发送报警信息。
3 软件设计与实现
在整个软件设计中包括提供基础服务 的 系 统 部 分 、提 供 控 制 的 应 用 部 分 以 及 提 供 通 信 的 部 分 。其 中 系 统 程 序 部 分 主 要 涉 及 到 操 作 系 统 选 择 、基 本 驱 动 程 序 设 计 等 部分。由 于Altera公司提供的集成开发环境 Nios II IDE中自带了μC/OS II。该操作系 统 具 有 结 构 小 巧 、功 能 丰 富 、开 发 源 代 码 的 灯诸多优点,所以在本系统中就选用了该 操作系统。μC/OS II RTOS目前提供了丰 富的驱动程序,只需进过简单的修改就能 适应本系统,所以在此不再详述。
的 一 个 有 效 补 充 ,是 为 备 份 异 常 情 况 ,便 于日后调查研究。
2 系统硬件设计
为 实 现 系 统 的 高 效 化 、智 能 化 、微 型 化 ,采 用 了 基 于 FPGA的 设 计 ,构 建 完 整 的 SOPC系统。 2.1 Nios II 嵌入式处理器
2004年6月,Altera公司推出了它的第二 代嵌入式处理器Nios II,它是建立在第一 代16位Nios 处理器基础上的,定位于广泛 的 嵌 入 式 应 用 。Nios II是 一 款 具 有 32位 指 令 集 的 基 于 哈 佛 结 构 的 RIS C处 理 器 。包 括 3 种 内 核:快 速 型(NiosII/f)、经 济 型(NiosII/s) 和 标 准 型 (NiosII/s)。Nios II的 优 势 主 要 体 现在两方面:一是能够对对硬件进行动态 升 级 ;二 是 支 持 多 达 256个 具 有 固 定 或 可 变 时钟周期的定制指令,可以通过定制指令 提 升 系 统 性 能 。同 时 ,Altera公 司 还 为 该 处 理器研发了完备的开发工具,便于用户快
硬 件 平 台 主 要 由 4个 核 心 模 块 构 成 , MPEG-4视 频 编 码 器 IP、GPRS数 据 传 输 模 块 、U SB 接 口 模 块 和 S PI 接 口 。由 于 篇 幅 所 限 MPEG-4编 码 器 IP就 不 论 述 了 。
(1)SPI接口。SPI是一个工业标准的串行 通信协议,常用于处理器和外围设备的连 接 ,具 有 使 用 方 便 ,灵 活 高 效 的 特 点 ,所 以 系统在链接传感器是选择基于SPI接口的。 在该系统中监测传感器采用红外热敏传感
图 1 系统硬件结构
参考文献
[1] 刑燕.MPEG4纹 理 编 码 译 码 的 设 计 与 实 现 [D].武 汉 :武 汉 大 学 ,2003.
[2] 桂 乐 .小 波 分 析 理 论 及 其 在 图 像 压 缩 中 的 应 用 [D].西 安 :西 北 大 学 ,2003.
2
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
( 2 ) USB接 口 模 块 实 现 。CPU与 视 频 传 感 器之间通过USB进行通讯,由于Nios II开发 板 没 有 USB接 口 ,故 需 要 对 USB接 口 进 行 设
计 。系 统 所 采 用 的 USB接 口 芯 片 为 SL811HS, SL811HS是Cypress公司的嵌入式USB host/ slave接 口 芯 片 ,支 持 USB1.1全 速 及 低 速 设 备 。使 用 USB控 制 器 ,不 仅 要 自 行 设 计 通 信 板块,还需要SOPC Builder中添加USB设备。 本 系 统 中 采 用 用 户 逻 辑 的 方 式 将 USB设 备 集 成 入 系 统 中 。主 要 完 成 3 个 工 作 : 建 立 SL811HS和 avalon总 线 端 口 的 影 射 、调 整 SL811HS和Nios II的时序完成时序匹配以及 将USB转换模块在SOPC Builder中以用户逻 辑的方式集成入系统中。
广泛应用于家庭安防中。
关键词:ios II GPRS MPEG-4 视频监控
中 图 分 类 号 :TP27
文献标识码:A
文 章 编 号 :1672-3791(2010)07(a)-0002-01
1 系统方案设计
系统设计的出发点是构建以防盗为主
体同时具有家庭异常检测的监控报警系 统 。系 统 由 三 部 分 组 成 : 监 控 终 端 子 系 统 、 用 户 移 动 终 端 和 远 端 数 据 处 理 中 心 。其 中 ,监 控 终 端 子 系 统 是 系 统 的 关 键 ,完 成 从 监 控 信 息 采 集 、处 理 、报 警 到 视 频 数 据 传 输 等 一 系 列 的 功 能 。即 监 控 终 端 子 系 统