摘要：为了完结实时监控，规划了一种以ARM9芯片S3C2440为中心的智能监控体系。Nordic公司的nRF24L01芯片处理主控模块和电子标签的彼此通讯，完结远间隔射频辨认，作业于2.45 G。在房间内有东西被移出后，OV9650摄像头能够实时收集房间内的视频信息，并及时显现在群创3.7英寸TFT LCD屏上。试验成果表明，该规划运转安稳，是智能监控的一种有用处理计划。
视频监控是安防体系中的重要环节。它的运用无处不在，无论是居民小区、学校，仍是公司、企业，它能及时将现场情况反映给监控中心，有用的避免了违法的发生。可是，现在的监控体系都有它的局限性。因为监控中心监控画的显现面的数量约束，不能够一起显现监控网络中所有的摄像头所传送的画面。现在首要选用的办法是添加监控中心的监视器，要么守时轮番切换画面。这些计划不行智能且添加了运营本钱。文中提出一种依据S3C2440的智能监控体系，以MSP430F2121、nRF24L01等为硬件根底，结合射频辨认技能，完结对房间内物品的实时智能监控即房间内有物品被移出时，将房间的图画信息在监控端实时显现出来。
射频辨认技能是运用射频信号通过空间耦合完结信息的传递并通过所传递的信息到达辨认的意图的技能。本文选用的射频通讯模块nRF24 L01能作业于2.45 G，读写间隔远，辨认精度高，彻底满意实践要求。
1 体系全体架构
本文首要模仿实践监控环境，规划出一套硬件体系和与之相应的软件体系，对房间内的各种物件完结实时监控，详细思维：给监控房间内每一件重要物品都贴上一张2.45 G射频标签，标签每隔一守时刻发送自己的信息(标签号)给房间内的2.45 G读卡器(主控模块)，以证明所代表的物品还在房间。假如在规守时刻内，读卡器没有读到某张标签，证明相应的物品现已不在监控区域，监控模块当即翻开房间内的摄像头，收集现场视频数据，并将数据显现在LCD显现屏上。体系全体架构图如图1所示。
2 智能监控体系硬件渠道
2.1 2.45G电子标签
电子标签是本体系的重要组成部分。选用3.7 V锂电池供电，所以要求功耗尽或许低。MSP430F212是TI公司的一款典型低功耗混合信号处理芯片，它有一种正常作业形式(AM)，和五种低功耗形式(LPM0、LPM1、LPM2、LPM3和LMP4)。MSP430系列单片机各个模块彼此独立。体系进入低功耗形式，让CPU睡觉，而其它模块(如守时器、A/D转化和看门狗等)正常运转。需求CPU时，能够运用中止将其唤醒，进入正常作业形式。唤醒时刻约为1μs。本规划选用MSP430F2121作为电子标签主控芯片，彻底满意低功耗要求。
现在，2.45G电子标签的射频通讯部分有如下处理计划：WIFI、Bluetooth、Nordic公司的nRF24101和Cypress公司的wireless USB。本规划归纳考虑电路功用、功耗、本钱、体系复杂性等各方面要素，挑选了Nordic公司的nRF24L01芯片作为射频收发处理计划。nRF24L01是一款作业于2.4 G频段的无线通讯芯片，选用GFSK调制，支撑跳频，支撑点对点和1对6的无线通讯。在其内部，集成了Enhanced Short Burst协议，所以nRF24L01能够主动处理帧头和CRC校验码。而且其发射功率能够主动调理。
标签主控芯片MSP430F2121与nRF24L01通过SH总线进行通讯，SPI有SCLK、MOSI、MISO 3根线，加上使能CE、片选CS和IRQ信号线，一共6根线。在本规划中，标签的首要任务是每隔一段实践发送自己的信息给读卡器，所以能够省掉MISO和IRQ两个线。结构图如图2所示。
2.2 主操控模块
主操控模块的首要功用是读取周围的标签信息，完结后，与内存中的标签表进行比较，假如某些标签没有被读到，证明与标签所绑定的物品不在所读范围内，此刻翻开摄像头，在LCD上实时显现房间内的情况。
主操控模块的主控芯片选用三星公司的S3C2440。该SOC是ARM9核，主频高达400MHz，有独立的指令cache和数据cache，有MMU操控器。而且集成了丰厚的硬件资源，如PWM守时器、UART操控器、存储器操控器、Nand Flash操控器、LCD操控器和摄像头接口等等。彻底满意本规划对主控芯片的要求。
2.2.1 主控模块的读卡器部分
在电子标签规划时，标签一向发送形式。因此在主操控模块端，装备nRF24L01处于接纳形式，让其一向读取周围标签的信息。S3C2440有SPI操控器，所以装备nRF24L01比较便利，详细装备进程与电子标签nRF24L01装备进程相似。需求留意的是相关于标签端，主操控段用到了MISO和IRQ信号信，MISO接纳标签发来的信息，IRQ信号线与外部中止0口相接。
2.2.2 主控模块的视频收集及显现部分
S3C2440集成有SDRAM操控器，便利外接SDRAM。本规划选用三星公司的K4S561632N作为体系的SDRAM。K4S561632N组织形式为16M*16bit其线宽为16位，经两块K4S561632N并联，得到32位的线宽，总容量为64MByte。之所以需求大内存，是因为通过摄像头收集来的数据，需求存储于内存中，以便于在LCD上显现。检查数据手册，K4S561632N有13根行地址线(RA0-RA12)、9根列地址线(CA0-CA8)、2根BANK挑选线(BA0-BA1)。SDRAM的行地址线和列地址线是分时复用的，先送别地址，然后送列地址，分别被锁存于行地址锁存器和列地址锁存器中。
依据规划要求，当周围环境中有物品被移出，主操控器读不到某标签时，需求实时收集房间的图画数据。S3C2440集成了摄像头操控接口，有13根信号线：CAMDATA[7：0](摄像头输入数据)、CAMPCLK(输入像素时钟)、CAMVSYNC(输入帧同步时钟)、CAMHRER(输入水平同步时钟)CAMCLKOUT(提供给摄像头的时钟)和CAMRESET(摄像头复位)。S3C2440摄像头接口支撑ITU—R BT601/656数据输入，而且支撑的2个通道的摄像头DMA，Preview通道和Codec通道，Preview通道将数据存放于Preview DMA分配的内存中，首要用于本地视频显现，本规划选用该通道。本体系中，摄像头选用的是OmniVision公司的COMS摄像头OV9650，它集成了SCCB总线接口，该总线包括两根信号线，SIO_C时钟线和SIO_D数据线。SCCB总线兼容IIC总线，所以，能够用S3C2440的I%&&&&&%总线装备OV9650的寄存器，完结摄像头的初始化。
S3C2440中集成了LCD操控器。支撑单色\灰色\五颜六色LCD屏。关于LCD操控器的操作，需求留意3个时序信号，VSYNC(帧同步信号)、HSYNC(行同步信号)和VCLK(像素同步信号)。LCD显现别的一个要留意的当地是显现缓冲区，能够在内存中界说一个与屏幕尺度巨细相同的二维数组最为显现缓冲区。本文运用的屏幕巨细为320×240的LCD显现屏，所以界说二维数组为LCD_BUFFER[240][320]。然后，将设置好的二维数组地址赋于LCDSADDR1和LCDSADDR2寄存器，初始化后的LCD显现屏就能够显现缓冲区所存的数据。LCD操控有一个专用的DMA操控器，运用该DMA通道，能够不需CPU的干涉下，将视频数据从帧缓冲区中传送到LCD驱动。本规划显现单元选用群创3.7英寸TFT LCD屏。
由OV9650收集的视频数据通过DMA将数据存放到Preview DMA分配的内存中，使这段内存与LCD显现缓存重合，就能够完结摄像头收集到的数据在LCD上实时显现。视频信息收集及显现模块如图4所示。
2.3 主操控模块程序的下载与运转
本规划的存储体系为NAND FLASH，通过JTAG接口将程序下载到NAND FLASH，体系发动时，NAND FLASH中不能够运转程序，可是，S3C24 40主动将程序的前4K内容从NAND FLASH搬移到处理器内部的Stepping stone区域，这个区域成为Boot Internal SRAM，然后在其间运转程序，前4K程序中的搬移函数将整个程序从NAND FLASH中复制到SDRAM中，并从SDRAM中运转程序。至此整个体系正常发动。之所以选用NAND FLASH作为存储体系，是因为相关于NOR FLASH，NAND FLASH有存储密度高，可擦写次数高，价格低一级长处，所以，是一种常见数据存储设备。本规划选用NAND FLASH的类型是K9F2G08UOB，其容量为256M字节。通过S3C2440的NAND FLASH操控器能够很便利的操控NAND FLASH。
3 智能监控体系软件规划
3.1 电子标签上的软件规划
MSP430F2121完结初始化：设置时钟频率、挑选作业形式、通过SPI总线装备nRF24L01。但是MSP430F2121不含SPI总线接口，就需求依据SPI协议用I/O口模仿SPI总线来装备nRF24L01。
在本规划中，电子标签只需发送自己的信息，不要接纳任何信息。通过SPI的MOSI接口，装备阅读器地址寄存器TX_ADDR，主动重发寄存器SETUP_RETR，通讯频率寄存器RF_CH和发射参数装备寄存器RF_SETUP等。详细参数：通讯频率为2.45 G，不主动重发，1MHz发送速率和0 dBm发射功率等参数。
MSP430F2121装备完nRF24L01后，用守时器守时1s，翻开守时器，并进入低功耗形式LPM3。当守时器时刻届时，发生中止，唤醒CPU，在中止处理函数中，向TX FIFO里写数据(标签编号)，CE=1，坚持10μs以上，nRF24L01由Standby-I形式进入Tx Mode，数据发完后，不检测ACK主动回到Standbyr-I形式。中止回来后，CPU再次休眠，守时器持续计数如此往复。图5为程序流程图。
3.2 主操控模块软件规划
总操控模块是本规划的中心，其软件也是整个规划的要点。S3C2440主频频率高，硬件资源非常丰厚。这使得关于外接设备的初始化和操控变得比较简单。
首要，在S3C2440发动代码中要设置作业频率、树立好异常中止向量表、初始化仓库、初始化内存、初始化运用程序履行环境。
然后跳转的主运用程序。在主运用程序中，初始化摄像头和LCD操控器.通话SPI操控器装备nRF24L01，设置接纳端地址RX_ADDR，挑选通讯频率，无线速率等参数。切换作业形式，nRF24L01从Standby-I形式进入RX Mode，在此形式下接纳标签发来的信息。
接着树立一个标签是否存在的整型数组，如tag[n]，n为数组元素的个数，数组中每个元素的每位代表一个标签的存在情况，0表明存在，1表明不存在。数组tag[0]有32位能够表明32个标签的存在情况，本规划只要5个电子标签，所以用tag[0]的低5位表明标签的存在情况，初始值各位全为1，即tag[0]=0x1f，当收到标签发来的信息时，外部EINT0发生中止，在中止处理函数中，读取标签发来的信息，跳出中止处理函数，将tag[0]中相应标签的表明位清零，如此循环。若守时器溢出并发生中止(本规划定为5 s)，判别tag[0]是否等于0，若不等于0，表明有标签没有读到，此刻或许标签所表明的物品现已不在房间，主操控器翻开摄像头，翻开LCD显现器，将房间内实时画面显现出来。管理人员清查现场，并手动重启体系。软件流程图如下：
4 定论
通过测验，标签发送功率设置在0 dBm时，在空阔场地里，主操控模块的辨认范围在半径15 m圆的范围内。在空阔的操场上，主控模块周围15 m内的圆形范围内随机放置5件物品，每件物品上贴一个电子标签。当拿上一件物品，走出辨认间隔时，主控模块会在5 s内翻开摄像头，将现场画面显现在LCD上，完结了实时视频监控功用。试验成果根本契合预期。
