《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于MTK平臺(tái)的防盜監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)
張明云、羅明璋、張正松、胡慶
摘要: MTK系統(tǒng)提供現(xiàn)成的軟硬件平臺(tái),將本屬于手機(jī)開發(fā)領(lǐng)域的MTK系統(tǒng)引入安防和生產(chǎn)等領(lǐng)域并作為控制核心,既降低了開發(fā)難度,又避免了監(jiān)控系統(tǒng)中常用的主控單元(如ARM、FPGA等)高昂的價(jià)格。MTK的更多功能開發(fā),還有待MTK工程師們將其應(yīng)用于除手機(jī)外的其他領(lǐng)域。
Abstract:
Key words :

 隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,人們在追求舒適居住環(huán)境的同時(shí),還對自家住所的安全有了更進(jìn)一步的要求。當(dāng)主人外出時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)作為安防設(shè)施中的重要組成部分起到越來越重要的作用。在本文所介紹的方案中,在具有成熟軟件系統(tǒng)的MTK平臺(tái)的基礎(chǔ)上,在MTK芯片的GPIO口掛載傳感器和喇叭,組成一套具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高、耗電量小、遇到異常后能自動(dòng)報(bào)警等功能的防盜監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用MTK系統(tǒng)中現(xiàn)有的資源,研發(fā)周期短,在用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、價(jià)格、自防御等方面的要求越來越高的情況下,將目前主要作為手機(jī)開發(fā)平臺(tái)的MTK系統(tǒng)引入到安防等領(lǐng)域。

  1  MTK系統(tǒng)介紹

  1.1  MTK硬件平臺(tái)

  MTK是聯(lián)發(fā)科技股份有限公司的簡稱,全稱為MediaTek。MTK手機(jī)系統(tǒng)是目前國內(nèi)手機(jī)設(shè)計(jì)、制造商使用的最多的一個(gè)完整的手機(jī)產(chǎn)品解決方案,其高性價(jià)比和可二次開發(fā)的特性倍受手機(jī)制造商的青睞。本方案選擇MT6225為核心芯片,它內(nèi)部集成了ARM7核和DSP核,通過MT6225的GPIO(General Purpose Input Output,通用輸入輸出口)可進(jìn)行外部設(shè)備的擴(kuò)展。MTK6225憑借優(yōu)越的無線通信特性和成熟的軟硬件系統(tǒng),成為目前使用最廣泛、最穩(wěn)定、最成熟的手機(jī)開發(fā)平臺(tái)。

  1.2  MTK軟件系統(tǒng)

  MTK提供了一整套功能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠的軟件平臺(tái),熟悉并熟練地應(yīng)用其用C語言編寫的軟件系統(tǒng),便能利用MTK軟件系統(tǒng)可進(jìn)行二次開發(fā)的特性,將MTK平臺(tái)應(yīng)用于除手機(jī)開發(fā)以外的安防、生產(chǎn)等領(lǐng)域。

  1.2.1  MTK操作系統(tǒng)

  MTK采用Nucleus實(shí)時(shí)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng),在其上有一個(gè)KAL(Kernel Abstraction Layer)OS層。它作為MTK軟件和Nucleus操作系統(tǒng)的接口層,主要為任務(wù)提供各種系統(tǒng)服務(wù)(如定時(shí)器、隊(duì)列、內(nèi)存管理和事件等)。

  1.2.2  基本軟件構(gòu)架

  Nucleus操作系統(tǒng)的上面是整個(gè)MTK系統(tǒng)的軟件構(gòu)架,它主要由RMI(Remote MMI)、MMI(Man Machine Interface)、L4(Layer 4)、Drivers和PS/L1(Protocol Stack/Layer 1)幾部分構(gòu)成。MTK軟件構(gòu)架用到了層的概念,它將各功能模塊分為不同的層,每個(gè)層具有各自的功能特性。MMI作為MTK系統(tǒng)可二次開發(fā)的核心部分, FrameWork (框架層)、MMI和L4層的通信、Application (應(yīng)用層)、UI Layer (UI層)這4個(gè)主要部分組成了MMI的整體構(gòu)架。

  2  系統(tǒng)方案的功能描述和整體框架

  將傳感器掛載在MTK系統(tǒng)的核心芯片MT6225的GPIO口上,通過定時(shí)查詢GPIO口的狀態(tài)來檢測傳感器的輸出信號(hào)。一旦MTK系統(tǒng)檢測到傳感器輸出信號(hào),MTK平臺(tái)在啟動(dòng)錄像程序錄制視頻,并驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出刺耳的聲音,在驅(qū)逐小偷和進(jìn)行報(bào)警的同時(shí),通過自動(dòng)短信的方式發(fā)送信號(hào)給主人。通過MTK平臺(tái)拍攝并存儲(chǔ)在MTK系統(tǒng)的存儲(chǔ)卡中的視頻,就可以很方便地找到有力的證據(jù)。基于MTK平臺(tái)的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

基于MTK平臺(tái)的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架

圖1  基于MTK平臺(tái)的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架

  3  傳感器和喇叭

  3.1  傳感器

  傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電量輸出器件或裝置,其本質(zhì)是非電系統(tǒng)與電系統(tǒng)之間的接口。作為為防盜設(shè)備提供信息的傳感器,應(yīng)選擇物理型傳感器中具有壓電效應(yīng)的壓電式傳感器,將其安裝在家庭的大門、窗戶等地方,當(dāng)有盜賊進(jìn)入時(shí)傳感器將壓力、機(jī)械沖擊和振動(dòng)等物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

  3.2  喇叭

  喇叭又名揚(yáng)聲器,是將電能轉(zhuǎn)換成聲音的轉(zhuǎn)換設(shè)備,當(dāng)不同的電子能量傳至線圈時(shí),線圈產(chǎn)生一種能量與磁鐵的磁場互動(dòng),這種互動(dòng)會(huì)造成紙盤振動(dòng)。因?yàn)殡娮幽芰侩S時(shí)變化,喇叭的線圈會(huì)往前或往后運(yùn)動(dòng),因此喇叭的紙盤就會(huì)跟著運(yùn)動(dòng),這些動(dòng)作使空氣的疏密程度產(chǎn)生變化從而產(chǎn)生聲音。

  作為功率器件,只需在喇叭后面引出的兩個(gè)接頭對應(yīng)地接上正負(fù)極,只要電壓達(dá)到一定的量值,便能發(fā)出高分貝刺耳的聲音。本方案選擇喇叭作為驅(qū)逐盜賊和報(bào)警的裝置。將喇叭的正極接上電源,負(fù)極接到MTK平臺(tái)相應(yīng)的GPIO口,當(dāng)MTK平臺(tái)接收到傳感器產(chǎn)生的信號(hào)時(shí),MTK平臺(tái)便將該GPIO口拉低,此時(shí)就喇叭就可以正常工作了。

  4  MTK定時(shí)器、錄像和短信功能

  4.1  MTK定時(shí)器

  定時(shí)器事件是在指定的時(shí)間或時(shí)間間隔內(nèi)反復(fù)觸發(fā)指定的事件,這個(gè)指定的事件是通過一個(gè)注冊的功能函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。在MTK平臺(tái)中,操作定時(shí)器的具體流程如下:

 ?、?在定義定時(shí)器ID的頭文件TimerEvents.h中的MMI_TIMER_IDS枚舉類型中定義一個(gè)自己的TimerID,實(shí)驗(yàn)中定義的ID為MY_TIMER_ID。

 ?、?使用函數(shù)StartTimer(U16 TimerID,U16 delay,FuncPtr funcPtr)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器,其中TimerID為時(shí)鐘ID,delay為時(shí)間間隔,funcPtr為該定時(shí)器事件的回調(diào)函數(shù)。StartTimer一經(jīng)執(zhí)行,當(dāng)達(dá)到時(shí)間間隔delay時(shí),系統(tǒng)就會(huì)通知執(zhí)行funcPtr。試驗(yàn)中啟動(dòng)定時(shí)器如下:

  StartTimer(MY_TIMER_ID,1000,capture_and_send_message)

  其中,1000為根據(jù)MT6225芯片的工作頻率而設(shè)定的定時(shí)掃描GPIO口的時(shí)間,在MT6225中1000即1 s的定時(shí)。函數(shù)capture_and_send_message為作者編寫的錄像和發(fā)送信息給主人的函數(shù)。

  ③ 每當(dāng)退出程序時(shí),通過調(diào)用StopTimer(U16 TimerID)來停止TimerID所對應(yīng)的定時(shí)器事件。實(shí)驗(yàn)中調(diào)用情況為StopTimer(MY_TIMER_ID)。

  4.2  MTK錄像功能

  作為手機(jī)開發(fā)平臺(tái),MTK系統(tǒng)具有和普通手機(jī)一樣的功能,錄像作為目前手機(jī)多媒體功能的重要組成部分,利用該功能便能采集到需要的重要證據(jù)。MTK平臺(tái)接收到傳感器產(chǎn)生的信號(hào)后,啟動(dòng)定時(shí)器,只需要調(diào)用已初始化好的初始化函數(shù)和錄像的函數(shù),便開啟錄像的功能。

  4.3  MTK短信功能

  短信功能同樣作為MTK軟件系統(tǒng)中的重要組成部分,在該監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警的同時(shí)通過短信通知主人,不僅阻止了不利情況的進(jìn)一步發(fā)展,還能即時(shí)提交證據(jù)。MTK本身具有短信通信功能模塊,修改軟件系統(tǒng),通過設(shè)置固定的號(hào)碼,發(fā)生異常情況時(shí)MTK系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)發(fā)送信息給該號(hào)碼。

  5  試驗(yàn)過程及結(jié)果

  通過給MTK芯片的GPIO0高電平模擬傳感器產(chǎn)生的信號(hào),將蜂鳴器的正極接MTK芯片的電源,負(fù)極接到GPIO43。MTK系統(tǒng)通過定時(shí)查詢的方式每隔1 s就檢查GPIO0的狀態(tài)。當(dāng)MTK系統(tǒng)檢查到GPIO0端口的狀態(tài)為高電平時(shí),MTK系統(tǒng)停止查詢GPIO口,同時(shí)啟動(dòng)錄像程序,通過程序設(shè)置在錄像一定時(shí)間后停止錄像且將拍攝的視頻文件保存到MTK系統(tǒng)的本地存儲(chǔ)卡中,并在給 GPIO43低電平以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲的同時(shí),發(fā)送信息通知主人。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方案切實(shí)可行,具有良好的開發(fā)前景。

  結(jié)語

  MTK系統(tǒng)提供現(xiàn)成的軟硬件平臺(tái),將本屬于手機(jī)開發(fā)領(lǐng)域的MTK系統(tǒng)引入安防和生產(chǎn)等領(lǐng)域并作為控制核心,既降低了開發(fā)難度,又避免了監(jiān)控系統(tǒng)中常用的主控單元(如ARM、FPGA等)高昂的價(jià)格。MTK的更多功能開發(fā),還有待MTK工程師們將其應(yīng)用于除手機(jī)外的其他領(lǐng)域。
 

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