電子發燒友網訊：電子發燒友網的讀者在2012年上半年都在關注哪方面的技術趨勢，哪些內容最受到工程師們的青睞？基于此，電子發燒友網將陸續整合推出各熱門技術點設計方案精華集錦系列，本篇為《最受工程師喜愛的ARM設計方案精華集錦》，敬請關注后續系列。

　　基于ARM的遠程無線視頻監控系統設計

　　隨著計算機、網絡、通信技術的發展，以及多媒體視頻技術的不斷完善，基于網絡的第三代遠程網絡視頻監控系統取得了長足的發展。新一代的監控系統以網絡為依托，以數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心。系統采用嵌入式多任務操作系統、高效的視頻壓縮芯片和功能強大的嵌入式處理器，將視頻壓縮和傳輸處理工作全部內置到芯片上，前端攝像機送來的視頻信號數字化后經過壓縮、打包等過程變成基本網絡協議的視頻流，通過網絡的傳輸，視頻流發送到接收端。視頻接收端可利用軟件進行解碼，在PC上進行顯示和處理。

　　系統硬件平臺

　　本系統是以PXA270為微處理器的ARM開發平臺組成。PXA270是一個32位處理器，可在312MHz、416MHz、520MHz和624MHz這4種不同的時鐘頻率下運行。用在高性能、低功耗、便攜、手持式的設備中。它加入了Intel Xscale技術，具有調節動態電壓和頻率以及完善的電源管理功能，提供了工業界領先的MIPS/mw性能。外接網卡接口與處理器直接連接，實現以太網通信，可利用TFTP協議對內核和根文件系統的映像進行快速下載。有3個UART分別是標準、藍牙和全功能的UART，可以通過全功能UART與GPRS DTU相連接進行信號傳輸。3個USB接口，可以與USB攝像頭相連接進行圖像采集。USB攝像頭采用的是以OV511為芯片的網眼V2000攝像頭。

　　GPRS DTU是一款基于GPRS 網絡的無線數據傳輸終端設備，提供全透明數據通道，網絡覆蓋范圍廣能使用移動電話的地方就可以使用支持數據透明傳輸與協議轉換，支持備用數據中心，點對點互連功能，支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電3種工作方式，具有短信和電話喚醒功能，支持斷線自動重連功能。

　　系統總體設計

　　整個監控系統主要是由ARM、GPRS DTU、USB攝像頭和PC組成。ARM開發板以Linux操作系統編寫驅動，通過指令調度利用USB攝像頭進行圖像采集，將采集好的圖像通過GPRS DTU進行無線傳輸，PC與因特網相連接，接收到GPRS DTU傳輸過來的圖像，通過VC++編寫上位機，可以看到監控點傳輸的圖像。操作人員可以通過短信或電話對監控端進行控制，可以使監控端隨時處于工作或關閉狀態，這樣一來不僅可以隨意對監控端進行控制還可以節省流量，經濟實惠，特別適用于一些對動態圖像要求不高的環境，系統結構框圖如圖1所示。

　　圖1 系統結構框圖

　　系統軟件設計

　　本系統采用Linux為操作系統，它是一個多用戶、多任務操作系統；具有良好的開放性，遵循世界標準規范，特別是遵循開放系統互連（OSI）國際標準。具有完善的內置網絡。Linux在通信和網絡功能方面均優于其他操作系統。為用戶提供了強大完善的網絡功能。根據程序開發的需要對Linux操作系統進行裁減與編譯，將制作好的Linux操作系統通過JTAG下載到ARM開發板里，就可以使用arm-linux對ARM開發板進行控制。

　　圖像的采集是通過ARM-Linux調度Video4Linux和影像設備驅動程序來進行視頻捕獲。Video4Linux是Linux影像系統與嵌人式影像的基礎，是Linux 內核里支持影像設備的一組API，Linux在多媒體上的應用是目前非常熱門的研究領域，其中最關鍵的技術則是Linux的Video4Linux。在Linux內核中對Video4Linux進行配置，如圖2所示。配置好以后通過bootloader下載到ARM-Linux里。USB攝像頭使用的是OV511芯片的網眼V2000攝像頭。在Linux操作系統里配置好OV511芯片的驅動，如圖3所示。

　　圖2 配置Video for Linux

　　【詳情參閱：基于ARM的遠程無線視頻監控系統設計】

　　基于Linux系統和ZigBee的智能家居系統方案

　　摘 要：根據現代家居的發展需求，提出了一種智能家居系統的整體設計方案，以ARM11S3C6410為核心處理器，Linux嵌入式系統為家居總中心監控系統，使用Linux Qt完成了控制程序及人機界面的編寫，采用GPRS通信技術完成了系統的遠程通信及監控，組建基于ZigBee無線通信技術的系統內部網絡，并完成了對家電的基于統一協議的控制，實現了家居的智能化。

　　0 引 言

　　隨著網絡技術和通信技術的不斷發展以及人們對生活要求的不斷提高，實現家庭智能的遠程監控已經成為必然的趨勢。國家建設部住宅產業化促進中心提出住宅小區要實現六項智能化要求，其中包括實行安全防范自動化監控管理：對住宅的火災、有害氣體的泄漏實行自動報警；防盜報警系統應安裝紅外或微波等各種類型報警探測器；系統應能與計算機安全綜合管理系統聯網；計算機系統能對防盜報警系統進行集中管理和控制。隨著GPRS遠程通信技術和短距離無線網絡通信技術的不斷發展和成熟，智能家居的監控技術也逐步成熟。GPRS網絡通信業務是通信公司推出的一項數據傳輸通信業務，在GPRS網絡覆蓋區域內，傳輸距離不受限制，通信費用相對低廉，傳輸速率較快。Zig-Bee短距離無線通信技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。本文解決了家庭智能嵌入式系統、GPRS遠程通信、ZigBee無線通信、家電解碼及編碼、家居控制協議等相關技術難點，分析了其各自基本特點和所要實現的基本功能，并在此基礎上提出了基于Linux嵌入式系統和ZigBee網絡及GPRS無線通信的智能家居系統的總體解決方案。

　　1 系統整體設計方案

　　智能家居網絡指的是在一個家居中建立一個通信網絡，將各種家電設備互相連接起來，實現對所有智能家居網絡上設備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、門窗、電源、電視或數據等等。智能家居網絡的構架包括家庭內部網絡系統、智能家居控制器以及智能家居網絡與外部網絡之間的數據通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網絡的一個重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網絡通信的作用。它是通過家庭管理平臺與家居生活有關的各種子系統有機結合的一個系統，也是連接家庭智能內部和外部網絡的物理接口，完成家庭內部同外部通信網絡之間的數據交換功能，同時還負責家庭設備的管理和控制。智能家居控制器一方面需要為家庭內部布線提供通信接口，采集家庭設備的信息，并進行處理、自動控制和調節；另一方面智能家居控制器作為家庭網關，也為外部提供網絡接口，連通家庭內部網絡和外部網絡，使得用戶可以通過GPRS網絡等方式訪問家庭內部網絡，實現監視和控制。系統控制方案如圖1所示。

　　圖1 系統整體控制框圖

　　本系統采用三星公司最新推出的ARM11S3C6410控制芯片為核心控制器，完成所有家庭內部數據的處理，包括數據的采集與控制命令的發出，是整個智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系統為家居總中心監控系統，能夠自動運行、處理數據，通過串口管理、無線網絡來控制各控制終端，并且中心控制器通過GPRS模塊實現家庭系統與手機的通信，使用戶可以通過短信方式實現家庭系統的遠程控制，同時，控制器還采用10.3寸觸摸屏為用戶提供命令輸入端，采用Linux Qt完成人機界面的編寫，通過ZigBee無線通信協議完成家庭內部數據的傳輸，方便用戶實現本地控制。控制終端為單片機組成的若干小的控制系統控制各家用設備，并通過控制總線將這些小的控制系統組成網絡，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。

　　【詳情參閱：基于Linux系統和ZigBee的智能家居系統方案】