基于SoPC的多用途无线监控报警系统 (1)2011-04-26 23:47:34来源:电子技术应用
摘 要：结合SoPC及GPRS技术设计了一个以FPGA为核心的多用途无线监控报警系统。系统有多种工作模式，用户可随时主动监控现场，也可启用智能方式或手动方式报警。
关键词：GPRS；SoPC；SD卡；监控
室内监控和车辆监控受到人们普遍关注，现有的室内监控手段存储空间消耗大，用户不能随时主动查看现场，且费用昂贵；而车辆监控系统不能实时直观查看车辆运行路线。
针对现有监控系统中存在的不足，本文设计了一种基于SoPC的室内、车内两用的多用途无线监控报警系统。通过该系统用户可随时远程主动监控现场，或以智能报警方式监控现场；手机上的车辆跟踪软件拦截车辆报警信息把路线显示在Google静态地图上，方便用户直接查看。紧急情况发生时，用户还可通过手动方式报警。
1 系统总体结构设计
远程监控报警系统分为现场监控子系统和用户端子系统两部分，系统总体结构框图如图1所示。本系统可工作在室内或车内，两种情况下都有智能监控、智能报警和手动报警模式。用在室内时，系统通过人体传感器和摄像头采集现场信息；用在车内时，通过GPS模块接收车辆地理位置信息，通过摄像头采集现场图像。采集到的现场信息送入FPGA中的嵌入式软核Nios II做智能检测。系统通过GPRS模块接收用户的控制命令，同时以短信和彩信的方式向用户发送现场信息。用户端子系统的车辆跟踪软件可实现车辆报警信息拦截和路线显示，便于用户查看。
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智能监控模式下系统监控，但不主动发送报警信息，用户可随时主动发送短信要求查看。智能报警模式下系统自动检测现场是否发生异常，异常时发送短信和彩信向用户报警，同时以最快的速度将压缩后的图像存入SD卡，以备必要时侦查；无异常时每三分钟存储一幅图像，这种自适应存储机制能用较少的存储资源存储尽可能多的信息。若用户在场时发生紧急情况，可通过一个隐蔽的报警按键实现手动报警。
2 系统硬件设计
系统的硬件设计主要包括SoPC系统设计和TR800模块硬件电路设计两部分。
2.1 SoPC系统设计
系统的主控制芯片是一片FPGA，结合SoPC技术，在FPGA中加入了嵌入式软核Nios II，通过Avalon总线与外围设备建立联系。系统硬件结构框图如图2所示。
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2.1.1 摄像头控制器设计
摄像头用于采集现场（包括车内和室内）图像，本系统CMOS摄像头采集到的图像信息为数字信号，无需模数转换，可简化电路设计。摄像头采集到的图像缓存到SRAM，需要时从SRAM中读出。
2.1.2 人体传感器控制器设计
人体传感器用于判断室内是否有人进入。系统的人体感应模块采用 GH-718，该模块是基于红外技术的自动控制产品，灵敏度高、可靠性强、感应角度大。传感器一旦检测到人的活动，就改变状态寄存器，处理器通过查询状态寄存器可知道是否有人。
2.1.3 GPS控制器设计
GPS模块用于车载环境下接收汽车地理位置。GPS采用一块集成模块，上电后约一秒钟发回一帧数据，每帧数据包含几个协议，本系统中只用到$GPRMC与$GPGGA协议。
在GPS控制器中，采用硬件描述语言来解析GPS协议，用一系列寄存器存储日期、时间、经度、纬度、海拔、速度等GPS信息。模块开始工作后，持续接收处理来自GPS模块的信息，GPS控制器一旦检测到$GPRMC或$GPGGA，就根据接收到的内容更新寄存器，CPU可通过读寄存器的方式得到GPS信息。
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