基于S3C2440和RFID技术的智能监控系统

视频监控是安防系统中的重要环节。它的应用无处不在，无论是居民小区、校同，还是公司、企业，它能及时将现场情况反映给监控中心，有效的防止了犯罪的发生。但是，日前的监控系统都有它的局限性。由于监控中心监控面的显示面的数量限制，不能够同时显示监控网络中所有的摄像头所传送的面面。日前主要采用的措施是增加监控中心的监视器，要么定时轮流切换面面。这些方案不够智能且增加了运营成本。文中提出一种基于S3C2440的智能监控系统，以MSP430F2121、nRF24LOI等为硬件基础，结合射频识别技术，实现对房间内物品的实时智能监控即房间内有物品被移出时，将房间的图像信息在监控端实时显示出来。

射频识别技术是利用射频信号通过空间耦合实现信息的传递并通过所传递的信息达到识别的日的的技术。本文采用的射频通信模块nRF24LOl能工作于2.45 G.读写距离远，识别精度高，完全浦足实际要求。

1 系统整体架构

本文主要模拟实际监控环境，设计出一套硬件系统和与之相应的软件系统，对房间内的各种物件实现实时监控，具体思想：给监控房间内每一件重要物品都贴上一张2.45 G射频标签，标签每隔一定时间发送自己的信息(标签号)给房间内的2.45 G读卡器(主控模块)，以证明所代表的物品还在房间。如果在规定时间内，读卡器没有读到某张标签，证明相应的物品已经不在监控区域，监控模块立即打开房间内的摄像头，采集现场视频数据，并将数据显示在LCD显示屏上。系统整体架构图如图1所示。

2智能监控系统硬件平台

2.1 2.45G电子标签

电子标签是本系统的重要组成部分。采用3.7 V锂电池供电，所以要求功耗尽可能低。MSP430F212l是TI公司的一款典型低功耗混合信号处理芯片，它有一种正常工作模式(AM).和五种低功耗模式(LPMO、LPMI、LPM2、LPM3和LMP4)。MSP430系列单片机各个模块相互独立。系统进入低功耗模式，让CPU睡眠，而其它模块(如定时器、A/D转换和看门狗等)正常运行。需要CPU时，可以利用中断将其唤醒，进入正常工作模式。唤醒时间约为l¨s。本设计采用MSP430F2121作为电子标签主控芯片，完全满足低功耗要求。

目前，2.45C电子标签的射频通信部分有如下解决方案：WIFI、Bluetooth、Nordic公司的nRF24101和Cypress公司的wireless USB。本设计综合考虑电路性能、功耗、成本、系统复

杂性等各方面因素，选择了Nordic公司的nRF24L01芯片作为射频收发解决方案H。nRF24L01是一款工作于2.4 G频段的无线通信芯片，采用CFSK调制，支持跳频，支持点对点和1对6的无线通信。在其内部，集成了EnhanCed Short Burst协议，所以nRF24L01能够自动处理帧头和CRC校验码。并且其发射功率可以白动调节。

标签主控芯片MSP430F2121与nRF24LOI通过SPI总线进行通信，SPI有SCLK、MOSI、MIS0 3根线，加上使能CE，片选cs和IRQ信号线，总共6根线。在本设计中，标签的主要任务是每隔一段实际发送白己的信息给读卡器，所以可以省略MISO和IRQ两个线。结构图如图2所示。

2.2 主控制模块

主控制模块的主要功能是读取周围的标签信息，完成后，与内存中的标签表进行比较，如果某些标签没有被读到，证明与标签所绑定的物品不在所读范围内，此时打开摄像头，在LCD上实时显示房间内的情况。

主控制模块的主控芯片采用三星公司的S3C2440。该sOc是ARM9核，主频高达400 MHz，有独立的指令cache和数据cache，有MMU控制器。并且集成了丰富的硬件资源，如PWM定时器、UART控制器、存储器控制器、Nand Flash控制器、LCD控制器和摄像头接口等等。完全满足本设计对主控芯片的要求。

2.2.1 主控模块的读卡器部分

在电子标签设计时，标签一直发送模式。因此在主控制模块端，配置nRF24LOI处于接收模式，让其一直读取周围标签的信息。S3C2440有SPI控制器，所以配置nRF24L01比较方便，具体配置过翟与电子标签nRF24LOI配置过程类似。需要注意的是相对于标签端，主控制段用到了MISO和IRQ信号信，MISO接收标签发来的信息，IRQ信号线与外部中断0口相接。

图3主控模块射频部分硬件结构图

2.2.2主控模块的视频采集及显示部分

S3C2440集成有SDRAM控制器，方便外接SDRAM。本设计采用三星公司的K4S561632N作为系统的SDRAM。K4S561632N组织形式为16M*16 bit，其线宽为16位，经两块K4S561632N并联，得到32位的线宽，总容量为64MByte。之所以需要大内存，是凶为经过摄像头采集来的数据，需要

存储于内存中，以便于在LCD上显示。查看数据手册，K4S561632N有13根行地址线(RAO-RA12)、9根列地址线(CAO-CA8)、2根BANK选择线(BAO-BAl)。SDRAM的行地址线和列地址线是分时复用的，先送行地址，然后送列地址，分别被锁存于行地址锁存器和列地址锁存器中旧。

根据设计要求，当周围环境中有物品被移出，主控制器读不到某标签时，需要实时采集房间的图像教据。S3C2440集成了摄像头控制接口，有13根信号线：CAMDATA[7:0](摄像头输人数据)、CAMPCLK(输入像素时钟)、CAMVSYNC(输入帧同步时钟)、CAMHRER(输入水平同步时钟)、CAMCLKOUT(提供给摄像头的时钟)和CAMRESET(摄像头复位)。S3C2440摄像头接口支持lTU-R BT601/656数据输入，并且支持的2个通道的摄像头DMA，Preview通道和Codec通道，Preview通道将数据存放于Preview DMA分配的内存中，主要用于本地视频显示，本设计采用该通道。本系统中，摄像头采用的是OmniVision公司的COMS摄像头OV9650，它集成了SCCB总线接口，该总线包含两根信号线，SlO C时钟线和SIO一D数据线。SCCB总线兼容IIC总线，所以，可以用S3C2440的IIC总线配置OV9650的寄存器，完成摄像头的初始化。

S3C2440中集成了LCD控制器，支持单色灰色彩色LCD屏。对于LCD控制器的操作，需要注意3个时序信号，VSYNC(帧同步信号)、HSYNC(行同步信号)和VCLK(像素同步信号)。LCD显示另外一个耍注意的地方是显示缓冲区，可以在内存中定义一个与屏幕尺寸大小相同的二维数组最

为显示缓冲区。本文使用的屏幕大小为320x240的LCD显示屏，所以定义二维数组为LCD_BUFFER[240][320]。然后，将设置好的二维数组地址赋于LCDSADDR1和LCDSADDR2寄存器，初始化后的LCD显示屏就能够显示缓冲区所存的数据。LCD控制有一个专用的DMA控制器，使用该DMA通道，能

够不需CPU的干预下，将视频数据从帧缓冲区中传送到LCD驱动。本设计显示单元采用群创3.7英寸TFT LCD屏。