基于ARM的智能家庭安防系统优化与研究

钟明

摘要：当前，家庭安防系统得到了日渐广泛的应用，且日趋智能化。以ARM为基础，研发的智能家庭安防系统，具备图像抓拍、远程监控、打包下载以及快速报警等诸多功能，能有效实现智能化的家庭安防。本文浅析了基于ARM的智能家庭安防系统的硬件优化和软件优化，以期为智能家庭安防系统优化提供借鉴。

关键词：ARM；智能家庭；安防系统

当前，家庭安防系统日趋智能化。智能化的家庭安防系统借助家庭设置的传感器，对多种类型的环境参数进行采集，并向上位机传输，借助信息管理相关软件对数据实施一系列相关操作，及时对異常情况进行报警，并对控制策略进行预先设置，据此对存在的安全隐患开展自动处理。有必要基于ARM，对智能家庭安防系统进行科学优化和有效的推广应用。

一、系统硬件优化

基于ARM优化的智能家庭安防系统，其系统各模块及硬件需求如下：（1）主控板，要求对FSS5PC100开发板进行使用。（2）入侵报警。该模块要求对蜂鸣器、GPRS模块、LED灯等进行使用。（3）火灾报警。该模块要求对蜂鸣器、GPRS模块、LED灯以及温度传感器等进行使用。（4）GPRS远程收发消息。该模块要求对SIEMENS MC35i进行使用。（5）摄像头监控。该模块要求对中星微ZC301相应的USB摄像头进行使用。（6）web服务器。该模块要求对小型的web服务器BOA进行使用。（7）灭火装置。该模块要求对LED流水灯模拟进行使用。

处理模块位于该系统相应的中间层，不仅要对输入模块所采集的相关数据进行处理，还要对输出模块所产生的相关处理实施有效控制，同时，要加强与远程监控中心的良好结合，完成数据的有效交互。通常，可对SamSung公司出产的FSS5PC100进行使用，该产品具有CotexA8内核。GPRS模块，通常可对SIEMENS公司出产的TC35i模块进行使用，TCP/IP协议内嵌于该模块中，功耗较低，且具有强大的AT控制指令。

二、系统软件优化

（一）系统移植以及驱动优化

为增强系统运行的可靠性，可基于S5PC100，对嵌入式的实时操作系统进行采用，该系统采用开放源码，且能实现对IP协议等的更快支持。同时，Linux具备较多设备驱动程序。各类设备具有各不相同的具体功能，驱动程序则对各类函数接口进行提供。但是，Linux为实现对驱动程序的统一管理，规定统一对fileoperations接口函数进行使用。并将各类功能作为依据，对fileoperations相应的接口函数进行填充。为增强开机启动的便捷性，将驱动程序静态对内核进行统一编译。

（二）串口通信程序优化

系统要对家居环境涉及的各项参数进行采集上传，并通过监控页面，实现对命令下发的有效控制。因此，在应用程序中，数据传输占据着关键性地位，即对GPRS以及S5PC100两类模块各自的串口通信程序实施科学优化。基于定义，并结合串口各自具体的寄存器地址，将结构体作为依据，重新对串口相应的数据类型进行构造。函数指针，是结构体的重要成员，指向实现函数，相关数据包含于函数体中，能对串口相应的寄存器进行直接操作，并对file_operations相应的接口函数进行填充，进而实现驱动程序。

串口对中断方式进行采用，实现对数据的有效接收，增强了对数据的实时处理能力，并促进CPU效率实现大幅度提高。输入模块对家居环境相关参数进行发送，S5PC100相应的串口1则对之接收，并作出逻辑判断，与输出模块结合后实施处理，将处理后的数据对监控页面进行上传；监控页面将指令发出后，S5PC100相应的串口1对之接收，并对处理函数进行调用，将指令对各模块进行同步，下发数据。

（三）搭建Web服务器

为利用Internet或GPRS良好接入互联网，对家庭环境状况实施远程监控，并远程向用户提供各项web服务，需搭建Web服务器。主要包括如下内容：（1）对BOA服务器相应的模块进行优化。将BOA服务器对嵌入式系统进行植入，并对各项web服务进行提供。（2）对cgi相应模块进行优化。将监控页面包含的各类按钮作为依据，向S5PC100发送各类不同信息，由S5PC100对处理函数进行调用，并对网页按钮具备的功能进行执行。

（四）对应用程序进行整体优化

对系统环境完成搭建后，对硬件驱动实施有效移植。基于UbuntuI 2.04，依据Linux2.6相应的内核环境，对程序开展相应的开放调试。在代码中，通过轮询形式对线程实际状况进行检测，并及时有效处理各类问题，利用网络，用户能有效访问该系统，并对各项控制操作进行远程实施。对两个线程进行调用，分别对thief和fire进行操作，这两个线程分别对GPRS以及摄像头模块进行调用，对短消息进行发送，并对图像进行有效采集和妥善保存。对FS_S5PC100具备的LED以及蜂鸣器模块进行调用，完成报警，并借助流水灯对灭火操作进行模拟。输入及输出模块对线程进行分别创建，实现对不同任务的有效处理，通过消息队列实现模块通信，并通过条件变量以及互斥锁，有效保障资源共享及各项原子操作。

三、结语

综上所述，基于ARM的智能家居安防系统相应的硬件和软件优化，对ARM高效处理、动态网页优化以及GPRS数据传输等技术进行了充分利用，具备远程监控、记录证据以及快速报警等多样化的安防功能，且耗费成本较低。该系统不仅能有效满足远程监控的各项要求，且运行呈现出较强的可靠性。

参考文献：

[1]黄杰华.一种智能家庭安防系统的设计与实现[J].通讯世界，2018（08）：258260.

[2]张向阳.家庭智能安防系统设计与实现[D].西安科技大学，2017.

[3]许博，陈昶玮，张业奎，陈大磊.基于家庭无限网络的智能家居安防系统[J].数码设计，2017，6（09）：14+17.

科研项目：基于ARM的智能家庭安防系统的优化与研究（编号：zzk1605）