一种用于车辆监控的彩信报警器的设计与实现
一、    引言
近年来，随着车辆的普及，车辆安全日益重要，防盗报警已经突破传统的简单声音提醒方式。新型的防盗报警模式结合了GPRS无线网络的广覆盖特点，集成了声音，图像等多种媒介，采用高性能的嵌入式系统，在准确性，数据采集的多样性方面也取得突破性的进展。本文所介绍的基于GPRS网络用于车辆监控的彩信报警器就是属于新一代报警装置。
二、    系统概述及原理
本系统基于无线模块传送图片来实现报警，对于图片的传播方式可以通过两种方式来实现：GPRS和彩信。其中GPRS传播的设计思路是：采用带有GPRS功能的无线模块，无线模块根据报警条件采集现场传感器数据，利用GPRS数据传输通道，将数据传送到具有公网固定IP地址的中心服务器上，由中心服务器根据控制程序，选择报警或捕捉图片发送到用户终端，这种方式的特点在于前端设备不需要复杂的程序，只需要把相应的数据发送到后台服务器，由后台服务器根据智能算法来采取报警措施。缺点在于无线网络的不确定性和延时性，有可能产生无法捕捉实时信息的情况。另外一种报警方式直接报警，前端设备根据报警条件（某些无线传感器触发，或者其他的开关量），控制前端摄像头，采集图片通过彩信的格式发送到用户手机，或者发送到后台服务器进行备份，用户也可以通过短信，随时控制前端设备进行图片的采集工作。
两种实现方式的共同点在于都需要彩信的发送，所以均需要选用带有彩信功能的无线模块，或者自己实现彩信协议，相比较来说，采用带有彩信功能的无线模块是比较现实的选择。
本系统采用了一款带有彩信功能的无线模块，前端设备可以根据控制摄像头采集图片，发送到用户手机上，同时用户可以通过短信命令随时查看系统状态，或者控制前端摄像头采集图像，监控现场情况。
三、    系统框图
 
                        图一：系统框图
    整个系统由三部分组成：前端监控设备，无线网络，后端用户及服务器。前端设备根据报警条件（如车门开，车窗碎等），采集现场的图像，通过无线网络，以彩信的格式发送到后端用户的手机上，同时在后台服务器进行备份。
    其中彩信网关的设计可以用移动的彩信网关，或者由用户自行搭设彩信网关。
四、    硬件设计
用于车辆监控的彩信报警器的硬件设计思路为嵌入式CPU通过串口控制无线模块和摄像头工作，进行图像采集，并通过无线模块进行通信。
a)    GPRS模块
由于现场图片需要以彩信的形式发送，所以选用了带有彩信功能的无线模块，本设计中的模块选型为iwow公司的TR800模块，TR800模块是国内为数不多的带有彩信功能的模块，具有低功耗，体积小，重量轻，高性能，高可靠性等特点，主要的系统参数如下：
1、    四波段GSM/GPRS：GSM850/EGSM900/DCS1800/PCS1900
2、    尺寸：41.2×36.0×3.00
3、    重量8.3g
4、    高速GPRS；Device Class B and Multi-slot Class 10；下载速度最高达85.6kbps
5、    工作温度：-20oC-+55 oC 扩展温度：-40 oC-+85 oC
6、    内嵌协议：TCP/IP、WAP、MMS以及Push-To-Talk
b)    CPU选型
本设计选用NXP的LPC2368芯片，该芯片的主要特性如下：
主要特性:
1、32位ARM7 内核结构； 
2、72MHz操作频率(64MIPs) 
3、最多可达512kB片内Flash和58kB SRAM； 
4、带DMA的10/100M 以太网 MAC接口； 
5、带PHY和DMA的USB 2.0 full-speed器件接口； 
6、两个CAN 2.0B通道； 
7、通用DMA控制器；  
8、I、2S、3个I2C、3个SPI/SSP以及4个UARTs； 
9、4MHz 内部RC (IRC)振荡器，精度可以调节到1%
32位ARM CPU与普通的51单片机相比具有更加灵活地可控性，以及更大的地址空间，可以适用于复杂的应用环境。
c)    摄像头
本设计采用的带有串口的摄像头，主机通过串口以约定的协议对摄像头进行控制。主机与相机是一种主从关系，相机的操作命令由主机发出，主机可以控制相机的输出格式、分辨率，相机向主机发送响应消息。
1.    接口协议
主机与相机之间为RS-232标准接口，波特率为57600，8位数据位，无校验，1位停止位。
2.    图像格式
相机输出的图像格式为JPEG，以FFD8开头，以FFD9结尾。
3.    图像分辨率
图像分辨率可以是：640×480、320×240、160×120、352×288、176×144
图像分辨率越高，则图像数据量越大
五、    软件设计
a)    实时操作系统的移植
本方案采用的操作系统是uc/osII嵌入式实时操作系统，该系统占用的程序空间和存储空间都不大，很适合用作简单的控制应用。基于LPC2348的uc/os移植网上已经有很多文章介绍了，读者可以参考相关文章，这里不再赘述。
b)    摄像头控制部分流程
主机获取摄像头图像时操作流程为（如下图所示）：
(1)    打开串口
(2)    开始采集图像，设置图像分辨率
(3)    获取图像数据
(4)    结束采集图像
(5)    关闭串口
步骤(3) 获取图像可以循环执行。
如果重新设置图像分辨率应重新执行步骤(2)。
 
c)    主程序流程
由于采用了实时操作系统，主程序的设计相对变的简单了，只需将所需要的控制函数写成相应的任务，由调度算法控制来调度即可，可以参考如下的设计框图：
     
六、    结束语
本方案的设计思路，不仅可以用于车辆监控领域，也可以用于小区监控，家庭监控，以及银行，物流等特殊行业需求，具有一定的通用性。