【正文】 摘 要隨著科技的發(fā)展，以及嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的家居生活已不能滿足我們的生活，越來越多的廠家開始注重智能家居的推廣和使用。智能家居以住宅為平臺，由ZigBee星型家庭內(nèi)網(wǎng)和嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)兩部分組成。用戶訪問可以通過web瀏覽器登錄家庭網(wǎng)關(guān)，或本地用戶直接通過家庭網(wǎng)關(guān)的圖形用戶界面，對家庭內(nèi)網(wǎng)進行溫濕度、煙霧濃度、光照強度等信息的采集和對燈光等進行控制。本課題是基于ARM9的智能家居監(jiān)控模塊設(shè)計與實現(xiàn)，采用ARM9內(nèi)核的S3C2440處理器為控制芯片，將Linux系統(tǒng)移植到硬件平臺上，最后將軟件下載到硬件平臺上。主要完成以下工作：（1） 進行網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)配置，在系統(tǒng)運行的時候，需要掛載根文件系統(tǒng)，這時需要網(wǎng)絡(luò)的連接。本次設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)連接用的是橋接。（2） 搭建環(huán)境，包括服務(wù)器的搭建、交叉編譯器的安裝、Bootloader移植、Linux內(nèi)核移植、根文件系統(tǒng)制作，這些事系統(tǒng)運行階段的基礎(chǔ)。（3） 對嵌入式web進行研究，搭建boa服務(wù)器，了解攝像頭圖像采集的工作流程，搭建瀏覽器客戶端網(wǎng)頁，讓攝像頭采集的圖像在網(wǎng)頁上顯示。關(guān)鍵詞： 嵌入式；網(wǎng)關(guān)；web瀏覽器；ARM9Abstract With the development of technology, as well as the application of embedded technology, the traditional home life can not meet our life, more and more manufacturers began to focus on the promotion and use of smart home. Smart home to residential as the platform, from the ZigBee star based home network and embedded home gateway two parts. Access to the user can through the web browser to log home gateway, or local user directly through the graphical user interface of the home gateway, the family network for temperature and humidity, smoke concentration and light according to intensity information acquisition and lighting control.This paper is based on ARM9 intelligent home monitoring module design and implementation, using ARM9 S3C2440 processor as the control chip, the transplantation of Linux operating system to the hardware platform, at last, the software is downloaded to the hardware platform. Mainly the following several work needs to be done:(1) the network configuration, in the operation of the system and need to mount the root file system, then need to network connection. The network connection in this design is bridged.(2) build environment, including the establishment of the server, the installation of cross piler, Bootloader transplantation, Linux kernel transplantation, root file system production, these things system operation stage.(3) the embedded web research, build server boa, understand the work process of camera image acquisition, build the client browser page, let the camera to capture images displayed on a web page.Keywords: Embedded, Gateway, Web browser,ARM9目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 IV第1章 緒論 1 1 國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀 1 1 3 4 論文的組織 5第2章智能家居系統(tǒng)總體方案 7 7 9第3章 監(jiān)控系統(tǒng)硬件環(huán)境 11 11主控制芯片 12Ov9650攝像頭 13硬件的連接 14第4章 嵌入式環(huán)境的配置 15 Linux操作系統(tǒng)簡介 15 tftp與NFS服務(wù)器配置 19 tftp服務(wù)器的配置 19 NFS服務(wù)器配置 20 安裝交叉編譯器 20第5章 監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn) 22 Bootloader的移植 22 內(nèi)核的移植 25 根文件系統(tǒng)制作 26 boa服務(wù)器的移植 28 29 MPEG4編碼 30 32第6章 總結(jié)和展望 33 總結(jié) 33 33致謝 35參考文獻 36附件一 37附件二 4458 / 63第1章 緒論智能家居與普通家居相比，它不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品質(zhì)的家庭生活空間。視頻監(jiān)控是智能家居中的一個重要模塊，對家庭安全有著重要的作用，而且，視頻監(jiān)控在其他方面也得到了廣泛應(yīng)用，如：交通、銀行和安全部門。視頻監(jiān)控系統(tǒng)從第一代基于模擬攝像機的模擬監(jiān)控系統(tǒng)，到第二代基于計算機的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，再到第三代基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控已經(jīng)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。目前的第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)是具有集前端一體化、圖像數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化等特性于一身的嵌入式web技術(shù)的遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。嵌入式視頻web服務(wù)器的主要原理是視頻服務(wù)器內(nèi)置一個boa服務(wù)器，采用嵌入式操作系統(tǒng)。前端攝像機送來的視頻圖像通過內(nèi)部總線送到服務(wù)器，將采集到的原始圖像經(jīng)過編碼壓縮、打包等過程變成基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，發(fā)送到終端用戶。網(wǎng)絡(luò)終端用戶可以直接用瀏覽器觀看web服務(wù)器上的攝像機圖像，授權(quán)用戶可以通過專用的客戶端軟件進行顯示和各種操作。 國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀1984年美國聯(lián)合科技公司將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding，標(biāo)志著首棟“智能型建筑”的誕生，雖然當(dāng)時只是對一棟破舊的大樓進行了改造，但是是采用先進的計算機技術(shù)對都市大廈內(nèi)部的電梯照明、空調(diào)等設(shè)備進行監(jiān)控，并且還可以提供情報資料、電郵、語音通信等信息的服務(wù)。自此以后美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家先后提出了各種智能家居的方案，而且都從國家戰(zhàn)略的高度大力推廣智能家居控制系統(tǒng)。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國家都有廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，開始出現(xiàn)了住宅電子化(HE,HomeElectronics)的概念。80年代中期，將家用電器、通訊設(shè)備與安防設(shè)備的功能綜合為一體，形成了家居自動化概念(HA，HomeAutomation)。80年代末，由于通信與信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了對住宅中各種通信、家電、安防設(shè)備通過總線技術(shù)進行連接、控制與管理的商用系統(tǒng)，這在美國稱為智慧屋(WH,WiseHome)，在歐洲稱為時髦屋(SH,SmartHome)。當(dāng)時日本正處于房產(chǎn)市場低迷時期，日本建設(shè)省在推進智能建筑概念時，抓住用于住宅總線技術(shù)的契機，提出了家庭總線系統(tǒng)概念(HBS,HomeBusSystem)。而隨著技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和生物識別技術(shù)的實用化普及，智能家居的概念才真正體現(xiàn)了其本意，在好萊塢科幻電影中看到的那種高度智能化的家居系統(tǒng)正在走進我們的生活。日本松下公司正在把“數(shù)碼家庭”的概念應(yīng)用到養(yǎng)老院，養(yǎng)老院的所有房間都裝有多種測量儀器、觸摸式顯示屏、數(shù)碼攝像機等，并與局域網(wǎng)相連，這樣每個居住者的體溫、血壓等多項數(shù)據(jù)可以傳送到護理中心，實現(xiàn)遠程醫(yī)療護理。美國麻省理工學(xué)院的實驗室正在研究“智能房間”，通過生物傳感器探測人的行為來自動控制和調(diào)節(jié)居住系統(tǒng)。日本大型住宅公司MISAWAHOME為解決購房者對房屋防盜系統(tǒng)的不滿意，新近推出“保全住宅”該住宅內(nèi)部采用指紋辯識門禁系統(tǒng)，另設(shè)有隱藏式防盜室，當(dāng)遇到小偷闖入時屋主可躲進去緊急避難，防盜室設(shè)有兩道厚重的門，其中內(nèi)門只要從里面上鎖后，外部無法靠人力打開。防盜室內(nèi)裝設(shè)電話專線，電話線埋在地下，另外還可在屋內(nèi)放置一個機器人，畝以依歹徒恐嚇的聲音來反應(yīng)，并出聲求救，發(fā)揮報警求救功能。伴隨著國內(nèi)房地產(chǎn)市場的繁榮，近年來智能家居從概念引進到研究開發(fā)經(jīng)歷了迅速的發(fā)展。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)市場中常見的智能家居子系統(tǒng)基本上由原來的照明、安防和門禁對講系統(tǒng)生產(chǎn)廠家提供的，這些系統(tǒng)大都沒有脫離原有產(chǎn)品的形態(tài)，屬于“嫁接智能”范疇。由于這些產(chǎn)品的技術(shù)路線多種多樣，一些大公司在整合他們的時候標(biāo)準(zhǔn)也就很難規(guī)范統(tǒng)一。在我國，智能化住宅和智能化家居雖然起步比較晚，但發(fā)展速度很快。80年代，我國居住條件非常困難，根本談不上智能化的問題。80年代初所建成的住宅，其電器設(shè)計內(nèi)容僅在以下方面:樓房照明系統(tǒng)、高層供水泵控制系統(tǒng)和消防泵控制系統(tǒng)。用戶電量的計量和收費，采用房管部門或住戶輪流抄表收費的方式。生活用水的計量則主要是按戶或按人口數(shù)收費。弱電系統(tǒng)也是從80年代開始才陸續(xù)設(shè)置電話配線和公用電視天線系統(tǒng)。80年代末90年代初，我國家庭基本實現(xiàn)電器化，住宅內(nèi)的弱電系統(tǒng)有所增加，如對講系統(tǒng)等。到了90年代末，電腦、有線電視、機頂盒、移動通信等數(shù)字化通信產(chǎn)品開始走進家庭。2000年9月78日，由信息產(chǎn)業(yè)部組織，在四川省綿陽市召開了國家經(jīng)貿(mào)委2000年國家技術(shù)創(chuàng)新重點專項計劃—“家庭信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)”項目工作會議。2002年由建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心和中國建筑科學(xué)研究院主編的《居住區(qū)智能化系統(tǒng)配置與技術(shù)要求(審查稿)》己送審，等待批準(zhǔn)。建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心正在牽頭編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“居住區(qū)智能化產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)要求”。2002年建設(shè)部科學(xué)技術(shù)委員會智能建筑技術(shù)開發(fā)推廣中心組織編制了《建設(shè)行業(yè)智能建筑試點項目住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)工程驗收評估標(biāo)準(zhǔn)》作為建設(shè)行業(yè)智能建筑試點項目住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)工程驗收評估標(biāo)準(zhǔn)。西南交通大學(xué)科技公司開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端(IntelligentControlNetworkDataTerminal，簡稱NDT)系統(tǒng)，是一個基于計算機網(wǎng)絡(luò)的智能住宅控制系統(tǒng)，可以穩(wěn)定運行在多種寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺上。它包括住宅樓宇防盜報警、貴重物品防盜報警、多重判斷防誤報功能、火災(zāi)報警、煤氣泄露報警、緊急求助、防脅持秘密報警、小區(qū)電子公告、遠程家用電器控制、電話自動報警功能、Internet電子短信、家用設(shè)備報警、水電氣多表自動抄收等功能，通過計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成整個住宅小區(qū)的集中管理控制系統(tǒng)。將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、無線通信技術(shù)和基于TCP/IP的Internet技術(shù)結(jié)合在一起的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將成為監(jiān)控系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。利用嵌入式技術(shù)采集并對現(xiàn)場信息進行相應(yīng)處理，在通過無線通信方式傳輸?shù)絀nternet上，用戶通過Internet來管理和使用信息。當(dāng)前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢可以概括為：(1) 視頻監(jiān)控數(shù)字化視頻監(jiān)控發(fā)展經(jīng)歷了模擬視頻監(jiān)控、半數(shù)字監(jiān)控、數(shù)字監(jiān)控三個階段。數(shù)字化是21世紀(jì)的時代特征，視頻監(jiān)控的數(shù)字化是監(jiān)控技術(shù)的必然趨勢。(2) 視頻監(jiān)控智能化智能化是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展比較高的層次。智能化監(jiān)控能把視頻監(jiān)控從靜態(tài)的、事后取證變成動態(tài)的、實時預(yù)防和告警對用戶來說明顯更加重要。實際上現(xiàn)有的大型監(jiān)控系統(tǒng)都配置自動位移偵測、晝夜自適應(yīng)切換存儲、預(yù)警設(shè)置等一些基本的智能化功能。(3) 視頻監(jiān)控IP化視頻網(wǎng)絡(luò)、IPTV等都是網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的重要應(yīng)用。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，基于IP的視頻監(jiān)控風(fēng)能為人們所接受，網(wǎng)絡(luò)攝像機吧壓縮的視頻信息通過TCP/IP協(xié)議。采用流媒體技術(shù)實現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸，擁有授權(quán)的用戶可以隨時訪問互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對真?zhèn)€監(jiān)控系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、存儲、授權(quán)控制等功能。(4) 視頻監(jiān)控?zé)o線化隨著無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于3G的無線視頻應(yīng)用備受關(guān)注。當(dāng)監(jiān)控點分散且與監(jiān)控中心距離較遠，或被監(jiān)控對象不固定時，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控旺旺成本高且難以實現(xiàn)，為基于多種無線傳輸手段的移動視頻監(jiān)控具有不可替代的優(yōu)勢。 論文的組織第一章：對監(jiān)控系統(tǒng)的研究意義、國內(nèi)外的研究狀況以及發(fā)展趨勢做了簡單概述。第二章：分析了監(jiān)控系統(tǒng)的需求，以及需要何種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并簡單介紹了硬件的組成。第三章：對硬件平臺的總體結(jié)構(gòu)、主控制芯片和攝像頭做了簡單介紹。第四章：對嵌入式系統(tǒng)做簡單的介紹，并進行了服務(wù)器搭建和交叉編譯器的安裝等工作，為以后的工作做好基礎(chǔ)。第五章：本章講述了監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)，主要有Bootloader的移植、Linux內(nèi)核的移植、根文件系統(tǒng)的制作、boa服務(wù)器的移植，及攝像頭工作流程。第六章：對各個部分的工作做了總結(jié)，提出了整個工作的不足之處并對進一步的研究方向以及相關(guān)的問題做了敘述。第2章智能家居系統(tǒng)總體方案隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展以及芯片成本的下降，嵌入式視頻服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在市場上發(fā)展起來。通用的web服務(wù)器通常用于大量用戶并發(fā)訪問的普通網(wǎng)站，以強有力的數(shù)據(jù)庫為用戶提供商業(yè)服務(wù)，而嵌入式處理器能力和存儲容量有限，通用大型服務(wù)器無法在嵌