基于ZigBee和Android的智能移动监控系统设计-嵌入式系统

引言

监控系统是与传感技术、信息传递处理技术和计算机技术等紧密相关的。监控包括监视和控制，意味着系统工作在全双工模式。按通信方式可将监控系统分为有线监控系统和无线监控系统。以往由于信息在无线传递时容易受到干扰等一系列的原因导致其应用远落后于有线监控系统，近年来随着通信技术的发展，无线信息传递越来越稳定可靠，其抗十扰能力、纠错能力和保密能力越来越强。而有线监控系统存在着隐蔽性差、抗破坏能力弱等问题，在一些场合难以铺设或铺设成本高、周期长、费时费力。可以预见，无线监控系统的应用和研究将越来越广泛。   基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee协议具有自组织、稳定性好、抗干扰性强、功耗低等一系列优点，在无线个域网、物联网和低功耗传感网络等领域得到了广泛的应用。Android是Google公司推出的一个基于Linux内核的智能移动平台的解决方案，由于Android具有人机界面友好、可扩充性强、安全易用等特点，在推出后短短几年就已经占据了移动平台的领军地位。   当前，将ZigBee协议和Android智能平台技术结合起来进行研究的课题十分稀少，相关的研究成果更是少之又少。因此，本课题的研究具有良好的前瞻性和启发性。   1系统结构

智能移动监控系统由两个主要的部分组成：信息采集与传输子系统和信息处理与控制子系统。信息采集与传输子系统采用ZigBee协议作为基础，其主要功能是采集环境信息并将其发送至信息处理与控制予系统。同时，信息采集与传输子系统需要及时的响应来自信息处理与控制子系统的各种命令。信息处理与控制子系统是基于Android智能平台的，需要实时地显示自信息采集与传输子系统的环境信息，并将用户的控制操作转换成用户命令下达至信息采集与传输子系统。智能移动监控系统的整体结构如图1所示。  
  1.1硬件结构
信息采集与传输子系统采用CC2530作为硬件结构的核心。CC2530内部集成了业界领先的射频收发器、丰富的片内外设和强大的DMA控制器。集成的射频收发器的性能指标远远优于IEEE 802.15.4标准所规定的要求。丰富的片内外设，如AES协处理器、CSP协处理器和SPI等通信接口，为各种基于ZigBee、6LoWPAN和RF4CE等协议的应用提供了有力的支持。强大的DMA控制器为CC2530在高强度、高吞吐量以及实时性要求严格等领域的卓越表现提供了可靠的保证。LCD采用FSTN显示模式的LM6059BCW液品模块。信息采集与传输子系统硬件结构如图2所示。

信息处理与控制子系统采用基于ARM1176JZF-S内核的S3C6410微处理器作为核心控制单元。ARM11系列是ARMv6架构的第一代实现。采用两片K4X51163PC Mobile DDR SDRAM芯片构成128 MB的内存系统。采用1GB的K9G8G08UOA NAND Flash芯片作为非易失性存储设备。采用7寸TFT触摸屏作为主要的人机交互设备。采用100M以太网芯片DM9000AE构建以太网接口，用于以太网访问。信息处理与控制子系统的硬件结构如图3所示。