鐘明

摘要：當(dāng)前，家庭安防系統(tǒng)得到了日漸廣泛的應(yīng)用，且日趨智能化。以ARM為基礎(chǔ)，研發(fā)的智能家庭安防系統(tǒng)，具備圖像抓拍、遠(yuǎn)程監(jiān)控、打包下載以及快速報(bào)警等諸多功能，能有效實(shí)現(xiàn)智能化的家庭安防。本文淺析了基于ARM的智能家庭安防系統(tǒng)的硬件優(yōu)化和軟件優(yōu)化，以期為智能家庭安防系統(tǒng)優(yōu)化提供借鑒。

關(guān)鍵詞：ARM；智能家庭；安防系統(tǒng)

當(dāng)前，家庭安防系統(tǒng)日趨智能化。智能化的家庭安防系統(tǒng)借助家庭設(shè)置的傳感器，對(duì)多種類型的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，并向上位機(jī)傳輸，借助信息管理相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施一系列相關(guān)操作，及時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警，并對(duì)控制策略進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，據(jù)此對(duì)存在的安全隱患開(kāi)展自動(dòng)處理。有必要基于ARM，對(duì)智能家庭安防系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化和有效的推廣應(yīng)用。

一、系統(tǒng)硬件優(yōu)化

基于ARM優(yōu)化的智能家庭安防系統(tǒng)，其系統(tǒng)各模塊及硬件需求如下：（1）主控板，要求對(duì)FSS5PC100開(kāi)發(fā)板進(jìn)行使用。（2）入侵報(bào)警。該模塊要求對(duì)蜂鳴器、GPRS模塊、LED燈等進(jìn)行使用。（3）火災(zāi)報(bào)警。該模塊要求對(duì)蜂鳴器、GPRS模塊、LED燈以及溫度傳感器等進(jìn)行使用。（4）GPRS遠(yuǎn)程收發(fā)消息。該模塊要求對(duì)SIEMENS MC35i進(jìn)行使用。（5）攝像頭監(jiān)控。該模塊要求對(duì)中星微ZC301相應(yīng)的USB攝像頭進(jìn)行使用。（6）web服務(wù)器。該模塊要求對(duì)小型的web服務(wù)器BOA進(jìn)行使用。（7）滅火裝置。該模塊要求對(duì)LED流水燈模擬進(jìn)行使用。

處理模塊位于該系統(tǒng)相應(yīng)的中間層，不僅要對(duì)輸入模塊所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還要對(duì)輸出模塊所產(chǎn)生的相關(guān)處理實(shí)施有效控制，同時(shí)，要加強(qiáng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的良好結(jié)合，完成數(shù)據(jù)的有效交互。通常，可對(duì)SamSung公司出產(chǎn)的FSS5PC100進(jìn)行使用，該產(chǎn)品具有CotexA8內(nèi)核。GPRS模塊，通?？蓪?duì)SIEMENS公司出產(chǎn)的TC35i模塊進(jìn)行使用，TCP/IP協(xié)議內(nèi)嵌于該模塊中，功耗較低，且具有強(qiáng)大的AT控制指令。

二、系統(tǒng)軟件優(yōu)化

（一）系統(tǒng)移植以及驅(qū)動(dòng)優(yōu)化

為增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，可基于S5PC100，對(duì)嵌入式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行采用，該系統(tǒng)采用開(kāi)放源碼，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)IP協(xié)議等的更快支持。同時(shí)，Linux具備較多設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。各類設(shè)備具有各不相同的具體功能，驅(qū)動(dòng)程序則對(duì)各類函數(shù)接口進(jìn)行提供。但是，Linux為實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的統(tǒng)一管理，規(guī)定統(tǒng)一對(duì)fileoperations接口函數(shù)進(jìn)行使用。并將各類功能作為依據(jù)，對(duì)fileoperations相應(yīng)的接口函數(shù)進(jìn)行填充。為增強(qiáng)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)的便捷性，將驅(qū)動(dòng)程序靜態(tài)對(duì)內(nèi)核進(jìn)行統(tǒng)一編譯。

（二）串口通信程序優(yōu)化

系統(tǒng)要對(duì)家居環(huán)境涉及的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行采集上傳，并通過(guò)監(jiān)控頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)對(duì)命令下發(fā)的有效控制。因此，在應(yīng)用程序中，數(shù)據(jù)傳輸占據(jù)著關(guān)鍵性地位，即對(duì)GPRS以及S5PC100兩類模塊各自的串口通信程序?qū)嵤┛茖W(xué)優(yōu)化。基于定義，并結(jié)合串口各自具體的寄存器地址，將結(jié)構(gòu)體作為依據(jù)，重新對(duì)串口相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行構(gòu)造。函數(shù)指針，是結(jié)構(gòu)體的重要成員，指向?qū)崿F(xiàn)函數(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)包含于函數(shù)體中，能對(duì)串口相應(yīng)的寄存器進(jìn)行直接操作，并對(duì)file_operations相應(yīng)的接口函數(shù)進(jìn)行填充，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序。

串口對(duì)中斷方式進(jìn)行采用，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效接收，增強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力，并促進(jìn)CPU效率實(shí)現(xiàn)大幅度提高。輸入模塊對(duì)家居環(huán)境相關(guān)參數(shù)進(jìn)行發(fā)送，S5PC100相應(yīng)的串口1則對(duì)之接收，并作出邏輯判斷，與輸出模塊結(jié)合后實(shí)施處理，將處理后的數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)控頁(yè)面進(jìn)行上傳；監(jiān)控頁(yè)面將指令發(fā)出后，S5PC100相應(yīng)的串口1對(duì)之接收，并對(duì)處理函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，將指令對(duì)各模塊進(jìn)行同步，下發(fā)數(shù)據(jù)。

（三）搭建Web服務(wù)器

為利用Internet或GPRS良好接入互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)家庭環(huán)境狀況實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，并遠(yuǎn)程向用戶提供各項(xiàng)web服務(wù)，需搭建Web服務(wù)器。主要包括如下內(nèi)容：（1）對(duì)BOA服務(wù)器相應(yīng)的模塊進(jìn)行優(yōu)化。將BOA服務(wù)器對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行植入，并對(duì)各項(xiàng)web服務(wù)進(jìn)行提供。（2）對(duì)cgi相應(yīng)模塊進(jìn)行優(yōu)化。將監(jiān)控頁(yè)面包含的各類按鈕作為依據(jù)，向S5PC100發(fā)送各類不同信息，由S5PC100對(duì)處理函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，并對(duì)網(wǎng)頁(yè)按鈕具備的功能進(jìn)行執(zhí)行。

（四）對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行整體優(yōu)化

對(duì)系統(tǒng)環(huán)境完成搭建后，對(duì)硬件驅(qū)動(dòng)實(shí)施有效移植?；赨buntuI 2.04，依據(jù)Linux2.6相應(yīng)的內(nèi)核環(huán)境，對(duì)程序開(kāi)展相應(yīng)的開(kāi)放調(diào)試。在代碼中，通過(guò)輪詢形式對(duì)線程實(shí)際狀況進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)有效處理各類問(wèn)題，利用網(wǎng)絡(luò)，用戶能有效訪問(wèn)該系統(tǒng)，并對(duì)各項(xiàng)控制操作進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)施。對(duì)兩個(gè)線程進(jìn)行調(diào)用，分別對(duì)thief和fire進(jìn)行操作，這兩個(gè)線程分別對(duì)GPRS以及攝像頭模塊進(jìn)行調(diào)用，對(duì)短消息進(jìn)行發(fā)送，并對(duì)圖像進(jìn)行有效采集和妥善保存。對(duì)FS_S5PC100具備的LED以及蜂鳴器模塊進(jìn)行調(diào)用，完成報(bào)警，并借助流水燈對(duì)滅火操作進(jìn)行模擬。輸入及輸出模塊對(duì)線程進(jìn)行分別創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同任務(wù)的有效處理，通過(guò)消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)模塊通信，并通過(guò)條件變量以及互斥鎖，有效保障資源共享及各項(xiàng)原子操作。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于ARM的智能家居安防系統(tǒng)相應(yīng)的硬件和軟件優(yōu)化，對(duì)ARM高效處理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)優(yōu)化以及GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)進(jìn)行了充分利用，具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、記錄證據(jù)以及快速報(bào)警等多樣化的安防功能，且耗費(fèi)成本較低。該系統(tǒng)不僅能有效滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的各項(xiàng)要求，且運(yùn)行呈現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠性。

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科研項(xiàng)目：基于ARM的智能家庭安防系統(tǒng)的優(yōu)化與研究（編號(hào)：zzk1605）