嵌入式网络终端设计与监控系统应用研究

８８　文章编号：１００２—８６９２（２００６）０９—００８８－０２　

基于ＡＲＭ嵌人式局域网视频监控系统的　

设计与实现　・实用设计・　

林德彬，赵慧民，谭恒良　

（佛山科学技术学院机电分院，广东佛山５２８０００）　

【摘要】设计了一种基于￥３Ｃ２４１０Ｘ的ＡＲＭ９＋ｌｉｎｕｘ系统组成的远程嵌入式视频监控系统，该系统通过局域网实现对现场情景的　监控，首先介绍了ＡＲＭ处理器的基本结构、性能等情况；然后重点论述了远程监控系统的信息传输方案，就监控软硬件的开发做　了简要描述。结果表明，该系统达到设计要求，为应用ＡＲＭ技术实现远程监控及视频网络传输提供了解决方案。　

【关键词】嵌入式；ＡＲＭ系列；Ｌｉｎｕｘ程序；ＴＣＰ／ＵＤＰ协议　【中图分类号】，ｎ　７７　【文献标识码】Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｖｉｄｅｏ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡｌＵ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ＬＡＮ　

ＬＩＮ　Ｄｅ—ｂｉｎ，ＺＨＡＯ　Ｈｕｉ－ｍｉｎ，ＴＡＮ　Ｈｅｎｇ－ｌｉａｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｏｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｏｓｈａｎ　５２８０００，Ｃｈｉｎａ）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】１１１ｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ｒｅｍｏｔｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｖｉｄｅｏ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ９　Ｓ３Ｃ２４１０Ｘ＋ｌｉｎｕｘ．Ｉｔ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｓｃｅｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｂｙ　ＬＡＮ．Ｗｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＡＲＭ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．１１１ｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐｏｉｎｔ　ｌｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｉｔ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌ￣ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｍｅｅｔｓ　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｓｏ，ｉｔ　ｏｆｆｅｒｓ　ａ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ｒｅｍｏｔｅ　ｍｏｎｉ－　ｔｏｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｖｉｄｅｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．　

物联网中的嵌入式系统设计与开发

随着物联网技术的不断发展，嵌入式系统在物联网中的应用越来越广泛。嵌入式系统是指集成了计算机处理器、内存、芯片组和其他硬件组件的微控制器，它可以嵌入到各种设备中，以实现控制、数据采集、通信等功能。本文将从嵌入式系统设计和开发两个方面入手，探讨其在物联网中的应用。

一、嵌入式系统设计

嵌入式系统设计是指根据所需应用场景的需求，对系统进行软硬件结合性设计的工作。在物联网中，嵌入式系统设计要满足的要求特别多样化，例如：

1. 通讯标准：因为物联网设备可以处于任何网络环境中，所以需要设计不同的通讯标准以适应不同的环境。

2. 节能模式：由于设备需要24/7地运行，嵌入式系统设计需要考虑如何降低功耗以延长设备寿命。

3. 数据存储：物联网设备需要大量的数据存储，因此嵌入式系统设计需要考虑数据存储的可靠性、安全性和扩展性。

4. 硬件选型：物联网设备的硬件选型需要同时考虑价格、功耗、稳定性等多个因素。 以上只是物联网嵌入式系统设计时面临的一些挑战，还有很多具体的问题需要深入研究。

二、嵌入式系统开发

嵌入式系统开发是指对设计出来的嵌入式系统进行软硬件编程的过程。通常，嵌入式系统开发可以分为以下两个步骤：

1. 软件开发：软件开发是嵌入式系统开发中至关重要的一步。软件工程师需要编写嵌入式操作系统、驱动程序、中间件等软件，完成设备的功能需求。

2. 硬件开发：硬件开发是嵌入式系统开发中不可或缺的一部分。硬件工程师需要设计电路板、芯片组、嵌入式处理器等硬件，保证其满足功能需求的前提下，尽可能地降低场地、功耗等成本。

在物联网中，嵌入式系统开发要考虑到设备的低功耗、智能化、高安全性等特点。因此，开发人员需要采用更佳的编程技术和软件工具，如自适应平台、云平台等，以适应不断变化的市场需求和技术进步。

三、嵌入式系统设计与开发的应用

嵌入式系统设计与开发在物联网中有着广泛的应用。以下是其中的几个方面： 1. 智慧城市：智慧城市是利用物联网技术和大数据技术构建的城市管理模式。嵌入式系统在智慧城市中负责控制传感器、执行器和其他设备，以实现城市管理的自动化和智能化。

嵌入式系统及应用研究方向

嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种终端设备中，通过嵌入的方式实现特定功能的计算机系统。嵌入式系统广泛应用于家用电器、通信设备、医疗设备、交通工具等各个领域，并且随着科技的发展，嵌入式系统的研究方向也不断拓展。以下是对嵌入式系统及应用研究方向的探讨。

一、嵌入式系统的基础研究方向：

1. 硬件设计与控制：

嵌入式系统的硬件设计是其基础，包括电路设计、片上系统设计、芯片设计等。在硬件控制方面，研究人员不仅需要了解各种传感器、执行器等硬件设备的工作原理，还需考虑如何设计高效稳定的控制算法和电路设计，以实现设备的自动化控制。

2. 嵌入式操作系统与驱动开发：

嵌入式系统通常需要使用专门的操作系统和驱动程序来管理和控制硬件设备。研究方向主要包括操作系统的内核设计与实现、驱动程序的开发与优化，以及嵌入式操作系统与硬件设备的兼容性研究等。

3. 实时系统与软件可靠性：

嵌入式系统中许多应用要求对系统的实时性能和可靠性有较高的要求。研究方向主要包括实时任务调度算法的设计与优化、系统实时性能的测评与测试、软件工程与可靠性设计等。

4. 嵌入式软件开发：

嵌入式软件开发是嵌入式系统的核心内容之一。研究方向主要包括嵌入式软件架构设计、嵌入式编程语言和工具的研发、嵌入式软件测试与调试等。

5. 网络与通信技术在嵌入式系统中的应用：

随着互联网的普及和物联网的兴起，嵌入式系统越来越多地与外界进行数据交互和通信。研究方向主要包括网络协议的适配与性能优化、嵌入式系统的远程监控与管理、嵌入式系统的安全性与隐私保护等。

二、嵌入式系统的应用研究方向：

1. 智能家居与物联网：

智能家居是指通过嵌入式系统和物联网技术实现家庭设备的智能化管理和控制。研究方向主要包括家庭设备的集成与互操作、智能家居系统的安全性与可靠性、以及智能家居与能源管理、健康监测等领域的结合等。

2. 智能交通与车联网：

智能交通系统以及车联网是嵌入式系统的另一个重要应用领域。研究方向主要包括交通流量预测与调度优化、智能交通信号控制与优化、车辆自动驾驶技术、车辆与道路的安全性与通信等。

基于嵌入式Linux的智能远程监控系统设计

随着物联网技术的飞速发展和成熟，远程监控系统逐渐成为人们工作和生活中不可或缺的一部分。这种系统的出现不仅为我们带来了更加便捷的使用体验，还为我们的工作、生产等方面带来了诸多便利。本文将探讨一种基于嵌入式Linux的智能远程监控系统设计。

一、设计思路

针对远程监控系统这一应用场景，本设计采用了SBC平台方案。SBC，即Single Board Computer，单板计算机。SBC系统集成、开发简单，成本低廉，性能稳定，适用于嵌入式领域。同时SBC平台上的操作系统为Linux，操作系统的稳定性、强大的扩展性、成熟的驱动支持等都是SBC平台的优势。

通过对SBC平台方案的分析，本设计采用了嵌入式Linux系统作为操作系统，通过网络接口将监控端和远程终端连接，并采用智能传感技术对设备（如监控摄像头、温度传感器、二氧化碳传感器等）实时监控，通过网络将监控数据传输至远程终端，实现远程监控和智能化管理。

二、系统架构设计

本设计采用的智能远程监控系统采用客户端/服务端的模式，包含两部分：监控端和远程终端。监控端通过摄像头和传感器进行设备监控，将设备状态数据通过网口传输到远程终端。远程终端收到数据后，根据数据的内容执行相应的程序进行处理，实现对被监测设备的监测、诊断、调控、控制等。

其中，监控端采用了三种不同的传感器，分别是温度传感器、二氧化碳传感器和湿度传感器。通过实时数据采集和位置的定位，产生实时的数据反馈。同时，为了保证系统的稳定性和数据安全，系统使用了魔方加密技术，以保证数据的完整性和安全性。

三、系统具体实现

1. 硬件设计

1.1 监测终端

本设计采用了基于PC104的MOQ5xx系列主板作为监测终端，搭载了Netgear WNA1000M无线网卡作为网络接口。同时，监测终端包含温度传感器、二氧化碳传感器和湿度传感器。这些传感器通过在Linux系统内驱动实现；无线网络设备通过WPA和802.1X验证方法进行加密，增强了数据的安全和保密性。