基于ARM的家庭自动化系统的研究

论文摘要

随着嵌入式技术的发展,ARM处理器以其独特的优势在计算机、电子和通信的各个领域得到广泛应用,将网络技术、控制技术和视频监控技术相融合,在更大程度上促进了家庭生活的信息化和自动化。系统采用先进的ARM处理器作为控制平台,与使用C51单片机相比,提高了性能,缩短了开发周期;与使用传统的PC机相比,兼顾了系统功能,又节约了成本,在家庭自动化领域具有较好的理论价值和广阔的应用前景。本文在分析国内外家庭自动化发展现状的基础上,采用先进的ARM技术,给出了多模式网络通信方案,解决了家庭自动化系统对不同通信网络的兼容性问题,在公用电话网语音通信中,提出了通信状态机模型,讨论了电话按键检测和超时无选择的问题,对语音处理技术的实现进行了研究;在无线网络通信中,通过短消息的发送和接收,实现了远程用户和系统之间的信号传输,对系统无线GPRS通信的实现进行了技术研究;在远程图像监控的实现中,给出了单帧图像采集的实现方法,对C/S模式下远程监控技术进行了研究;为实现系统与终端之间的信号传输,给出了家庭内部控制网络接口设计方案,实现了家电设备控制和自动报警功能,在系统安全问题方面,给出了系统身份认证的实现方法。在此基础上,构建了一个低成本、高性能、高可靠性的家庭自动化系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的内容
• 1.4 本文结构安排
• 2 ARM技术
• 2.1 ARM概述
• 2.2 ARM体系结构
• 2.3 ARM/Thumb指令系统
• 2.4 ARM处理器的选择
• 2.5 S3C2410X微处理器
• 2.6 本章小结
• 3 家庭自动化系统构建
• 3.1 家庭自动化系统概述
• 3.2 家庭自动化系统工作原理
• 3.2.1 SBC-2410X开发板简介
• 3.2.2 系统工作流程
• 3.3 家庭自动化系统通信
• 3.3.1 数据通信
• 3.3.2 系统通信方式
• 3.4 家庭自动化系统接口设计
• 3.4.1 串口模块
• 3.4.2 GPIO模块
• 3.5 本章小结
• 4 系统语音通信技术研究
• 4.1 公共交换电话网概述
• 4.2 语音MODEM
• 4.3 PSTN通信的实现
• 4.3.1 PSTN通信的流程
• 4.3.2 系统串口初始化
• 4.3.3 MODEM配置
• 4.3.4 PSTN通信状态机模型
• 4.3.5 自动报警的实现
• 4.3.6 家电设备远程控制的实现
• 4.4 语音处理技术的实现
• 4.4.1 数字音频信号和模拟音频信号
• 4.4.2 WAV声音文件格式
• 4.4.3 语音连接的实现
• 4.4.4 语音录放的实现
• 4.5 PSTN语音通信编程中遇到的问题及解决方法
• 4.6 本章小结
• 5 系统无线网络通信技术研究
• 5.1 GPRS概述
• 5.2 GPRS协议和工作原理
• 5.2.1 GPRS网络结构
• 5.2.2 GPRS协议模型
• 5.2.3 GPRS工作原理
• 5.3 SMS短消息服务
• 5.4 无线GPRS通信的实现
• 5.4.1 无线GPRS通信的流程
• 5.4.2 串口和GPRS MODEM设置
• 5.4.3 短消息的发送
• 5.4.4 短消息的接收
• 5.4.5 短消息的删除
• 5.5 本章小结
• 6 系统远程图像监控技术研究
• 6.1 视频监控概述
• 6.2 系统图像采集的实现
• 6.2.1 Video4Linux简介
• 6.2.2 图像文件格式
• 6.2.3 单帧图像的采集
• 6.3 网络监控的实现
• 6.3.1 TCP/IP协议概述
• 6.3.2 C/S模式下网络监控的实现
• 6.3.3 C/S模式下网络监控程序运行结果
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献