ARM&GPRS技術(shù)的家居實時安防系統(tǒng)設(shè)計

SIM900模塊采用單電源供電，模塊射頻發(fā)射時會導致電壓跌落，這時電流的峰值最高會達到2 A以上，因此電源供電能力盡可能達到2 A，建議VBAT引腳并接大電容，電容容量可以設(shè)置為100～300 μF，并且大電容應(yīng)盡量靠近GPRS模塊的VBAT引腳。

PCB布局時，VBAT上的旁路電容盡量要放在對應(yīng)引腳附近，為了減少PCB走線阻抗，VBAT走線應(yīng)盡量寬、走線盡量短、最好大面積鋪地，以提供一個穩(wěn)定的電源，保證SIM900正常工作。

當采用的是兩層板設(shè)計時，因為PCB板層較厚，50Ω阻抗控制時，射頻線與RF_IN焊盤之間走線采用漸變線，以減少射頻線阻抗的突變。為了減少路徑損耗，SIM900RF_IN Pad和天線饋點的間距盡可能短。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)主程序工作流程

從圖1可以了解到系統(tǒng)各個部分的連接關(guān)系，所有系統(tǒng)外圍模塊都會接入核心處理器STM32F103C8T6的相關(guān)接口，各個模塊的工作都受到核心處理器的控制。因此核心處理器在上電后必須首先進行一系列的初始化工作，以保證各個模塊的穩(wěn)定協(xié)調(diào)下作。STM32F103C8T6內(nèi)部有一套復雜的時鐘系統(tǒng)，系統(tǒng)上電后，核心處理器首先需要初始化其內(nèi)部工作時鐘，然后才能設(shè)置內(nèi)部外設(shè)的工作模式，這些下作完成后才能通過各個接口初始化核心處理器外圍的各類模塊，例如OV7670和SIM900。

接下來主程序會進入一個無限循環(huán)內(nèi)部，循環(huán)判斷振動傳感器和熱釋紅外傳感器的報警信號(該標志信號由中斷函數(shù)產(chǎn)生)是否有效觸發(fā)，一旦報警信號生效，核心控制器立刻通過OV7670抓拍圖像數(shù)據(jù)(OV7670初始化時被設(shè)置為輸出320×240的QVGA分辨率RGB565格式圖像)，然后進行圖像處理。包括白平衡、圖像格式轉(zhuǎn)換等，得到JPEG格式圖像，再將圖像文件寫入SD卡內(nèi)保存。最后，利用SIM900接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，將圖像以彩信方式發(fā)送到指定手機上，至此一次完整的防盜報警完成，完整工作流程如圖6所示。

3.2 圖像傳感器OV7670工作流程

核心處理器STM32F103C8T6的I2C總線接口與OV7670的SCCB接口相連接。本系統(tǒng)中，在上電時核心處理器將OV7670配置為320×240分辨率的QVGA模式，輸出數(shù)據(jù)格式為RGB565。OV7670的部分初始化設(shè)置源代碼如下：

由于在OV7670與核心處理器之間增加了FIFO，該FIFO足夠存儲2幀QVGA圖像數(shù)據(jù)，所以核心處理器只需按照FIFO的通信時序，從FIFO中讀取圖像數(shù)據(jù)即可。核心處理器通過FIFO讀取一個像素圖像數(shù)據(jù)的程序流程如圖7所示。圖像傳感器抓取的原始圖像質(zhì)量符合設(shè)計要求，如圖8所示。

結(jié)語

ARM和GPRS技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，基于新型Cortex—M3架構(gòu)的ARM處理器的性價比較高，本系統(tǒng)正是充分利用現(xiàn)有成熟的技術(shù)，經(jīng)過優(yōu)化搭配，設(shè)計了一套實用的家居安防系統(tǒng)。實驗結(jié)果證明，系統(tǒng)的設(shè)計是科學可行的，振動和紅外傳感器靈敏度較高。