基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统设计

基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统

设计

目录

基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统设计 ........................................................................ 1 项目名称：基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统设计 .................................................... 3

一、引言 ................................................................................................................................... 3

1.1 项目简要介绍 ............................................................................................................ 3 1.2 项目背景 .................................................................................................................... 4 1.3 项目的创新点 ............................................................................................................ 6 1.4 定义 ............................................................................................................................ 6 任务一 项目的需求分析 ..................................................................................................... 8

一、功能需求 ................................................................................................................... 8 二、性能需求 ................................................................................................................... 9 1 数据精确度 ................................................................................................................... 9 2 时间特性要求 ............................................................................................................. 10 任务二 项目的总体设计 ................................................................................................... 10

一、基本设计概念和处理流程 ..................................................................................... 10 二、总体结构 ................................................................................................................. 12 任务三 项目的硬件设计 ................................................................................................... 14

一、智能家居系统硬件构成 ......................................................................................... 14 任务四：开发环境的构建 ..................................................................................................... 22

一、建立交叉编译工具链 ............................................................................................. 22 二、交叉调试器的制作 ................................................................................................. 23 三、超级终端（windows xp系统的超级终端）......................................................... 23 四、使用三星公司的DNW软件 ................................................................................. 24 五、Tftp 方式 ................................................................................................................ 25 六、NFS配置（移植内核到开发板后方能使用） ..................................................... 25 任务五、linux开发平台搭建................................................................................................ 27

一、Bootloader移植 ...................................................................................................... 27 二、Linux内核配置移植 .............................................................................................. 43 三、驱动移植 ................................................................................................................. 48 四、根文件系统制作 ..................................................................................................... 61 任务六 智能家居图形界面编程环境(QT&QTE)配置 ........................................................ 66

一、GEC2440&&QTE ................................................................................................... 67 二、带QTE库根文件系统 ........................................................................................... 71 三、交叉编译应用程序 ................................................................................................. 73 任务7 智能家居系列模块的制作 ........................................................................................ 74

1智能报警模块 .............................................................................................................. 74 2 环境检测传感模块 ..................................................................................................... 82 3 灯光控制模块 ............................................................................................................. 87 4 自动窗帘控制模块 ..................................................................................................... 91 5 延时模块 ..................................................................................................................... 95 6 自动门控制模块 ......................................................................................................... 99 任务八 系统模块加载及程序的运行效果 ......................................................................... 105

项目名称：基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统设计 一、引言

1.1 项目简要介绍

该项目是基于WEB和GPRS网络传输技术，采用Linux开发平台和QT技术相结合，设计开发的一个远程监控智能家居系统。该智能家居系统的实现的基本目标：将家庭中各种与信息相关的通信设备，家用电器和家庭保安装置通过有线的方式连接到一个智能装置上进行集中的或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。该系统装置可作为小区智能化系统主要设备，实现安防、可视对讲、小区信息发布等功能。

系统具体功能如下：

（1）用户可以通过软件系统所提供的图形化界面设定相应的参数（如电话号码、温度的报警值、气体浓度的报警值等）。

（2）智能家居状态传感器会自动的采集家庭里相应对象的状态值，然后将采集到的信息汇聚到智能家居监控装置（以S4C2440处理器为核心器件）。系统是实现24小时在线采集传输，使用户能更加方便的掌握家居设备的状态。

（3）家居的信息传到智能家居监控装置，如果信息值超过了用户设定的值， 智能家居监控装置将通过GPRS模块以短信的方式、及其采用WEB页面发布的形式来通知用户。

（4）如果收到的信息的参数值没有超过了用户设定的值，则将相应的信息存入相应的数据库，用户可以随时的查看家居设备的历史状态信息。

（5）将相应的信息通过Web服务器显示在网页上以供用户浏览，用户可以比较直观的查看到家居设备的运行状况。

（6）用户也可以在浏览网页的同时或者利用手机短信的形式对家里的电器设备进行控制，只需点击相应的按钮即可，用户可以根据查看到的信息作出相应的调整。

1.2 项目背景

智能家居，英文为Smart Home，是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。容易与之混淆的有智能小区、小区智能化等概念，但也很容易区分，简单地说，智能小区包括三方面：智能家居、小区智能化及社区智能化，其中智能家居属室内部分，包括安防系统、对讲系统、自动抄表系统、火灾报警系统、家庭影院系统、灯光和家电控制系统、家庭信息化平台、信息家电。

1．国内外智能家居发展趋势前景广阔

（1）国内：智能家居前景不可估量 随时将在中国喷井式爆发

智能家居起源于80年代中期的美国，上世纪末来到中国，带着全新的概念企盼搭上中国经济的高速顺风列车。经过十几年的市场孕育，发展可谓一路高唱“进行曲”，特别是伴随住宅产业的进步，智能家居在中国已经显露出春笋出露的局面。智能家居市场可谓“钱”途一片光明。

根据中国建设部最新数据显示，中国富有阶层正在形成，该部分家庭户均年收入在5.6万元以上，人口约4460万人，1400多万户，占城市人口的10％，总人口的3.5％，占全社会消费购买力总和6万亿元的17％左右，因此主要针对这部分人的智能家居系统其市场总量为1400万套。正是在这种情况下，近两年来，智能家居系统的销售数量和总销售额都呈现连续攀升的势头，智能家居市场从南方沿海地区和内地大中型城市已经辐射到西部地区。

根据国脉物联网技术研究中心最新推出的《2010-2015中国智能家居产业发展趋势与投资机会研究报告》预测：2015年我国建筑总面积将达到632.7亿平方米，较2009年新增132.2

亿平方米。同时，我国2009年智能家居市场规模达到420亿元，由于一系列向好因素的刺激作用，之后几年市场规模增速将超过20%，预计2010年将达到510亿元，2015年将达到1240亿元。

近几年，在各大公司和媒体的强大概念宣传攻势下，智能家居行业逐渐形成，可用的、接近现实需求的产品不断增加，集成商、开发商以及装修公司已经积累了很多经验。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。而国家政府机构及各大信息家电生产厂商不失时机地开展了中国智能家庭网络的标准化制定工作，为中国智能家居的发展提供了一个开放的标准化平台，指明了智能家居研究领域正确的发展方向。 但是，此行业仍存在几个问题。首先，定位偏高，目前智能家居的用户是中上档次的人群，而这类人群毕竟是少数，因此降低定位，让智能家居进入寻常百姓家，可扩大市场范围；其次，切实分析用户需求，否则就只是房地产开发商售楼时一个宣传卖点。 （2）国外：智能家居前景巨大 凸显技术和生活相融合

自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。

根据美国该行业之专业顾问公司PARKS的统计资料显示：1995年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。1995年美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.33％，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8％。PARKS公司的资料亦显示：到2004年，家庭网络市场总额可达57亿美元。据国际专家预测，到2000年底国际智能家居的产品销售额可达24亿美元。2004年可达148亿美元。

2．智能家居的未来发展方向

从技术方面讲，智能家居的发展方向一定是通讯协议统一、通讯方式以无线或已经敷设的线路为主（比如电力线、小区LAN、有线电视等）；而从市场方面讲，因为自2003年开始，房地产市场在高速发展之后逐步趋于理性，房地产开发商对建筑智能化有了比较深入的理解，智能化相关技术及产品逐步成熟，国内外著名公司纷纷介入建筑智能化领域等原因，大大促进了其行业的发展，智能家居行业正逐步向着理性与务实的方向发展。

2．开源软件引领软件发展潮流

中国的开源软件已经从启动早期走向高速成长期，发展开源软件符合了国家建设创新型国家的战略方针，随着信息化的发展，中国将成为全球最大的开源软件市场，开源已经成为软件变革的主要因素，国际间的合作与交流的重要性将日趋明显。2006年8月23-25日召开的“2006开源中国开源世界-----开放标准、开源架构、开源生态系统与应用解决方案高峰论坛”作为我国开源软件发展过程中的一个重要里程碑，对开源运动在中国的发展起到了积极的推动作用。它标志着我国的开源软件已经进入一个转折期，由前期的炒作和摸索进入到

一个快速的发展期。

作为开源软件发展的一方热土，广东自2004年6月制订并颁布《广东省Linux软件推进计划》以来，在推动开源软件方面取得了令人瞩目的成绩，广东的开源产业进入了一个良性循环的发展势头，绿色产业链已经基本形成。在政府及社会各界的鼎力支持下，广东省Linux应用软件专门委员会成功举办了一系列相关活动：2005年9月，举办了“泛珠三角区域Linux应用推进大会”；2005年11月举办“LinuxWorld 2005 Guangzhou”；2006年4月份举办“开源文化节”；11月又与中国开源软件（OSS）推进联盟共同主办“OSS CHINA 2006 Guangzhou”。这一系列的活动扩大了广东在开源产业推进方面影响和行业地位，为广东省承办国际性的开源盛会打下了坚实的基础。 3、GPRS技术

GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是一种基于全球移动通讯系统GSM（Global System for Mobile Communications）为基础的数据通信技术。GPRS技术也被称为2.5G，是介于1G和3G之间的无线通信技术。在3G网络实现前，通过引入GPRS技术，实现平滑演进和合理的过渡。本项目是在国内外智能家居产业链高速发展、ZigBee技术不断成熟、开源软件引领软件发展潮流等背景下开发的。

1.3 项目的创新点

项目的特色与创新之处有如下几点。

1）本智能家居系统采用了多技术的融合，即集计算机技术、网络通信技术、警卫监控技术于一体，实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。

2）系统采用的是双报警系统：一方面通过GPRS来发送报警短信，另一方面通过Internet以网页的方式提供给用户浏览家居设备的运行状态。

4）基于QT的图形操作界面，全触摸操作，并且内置软键盘，可以输入中英文。 5）系统采用低成本的GPRS技术和因特网技术相结合进行传输和监控，主要适合用于自动控制和远程控制领域，非常便于家庭组网。系统在实际应用中,运行稳定可靠，费用低廉。

1.4 定义

（1）GPRS

GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是一种基于全球移动通讯系统GSM（Global System for Mobile Communications）为基础的数据通信技术。在1973年由英国的BT Cellnet公司提出，它突破了GSM网络只能提供电路交换的

思维方式，只是增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，在投入相对很低的情况下，却可以让用户得到的传输速率高达114kbps.

（2）QT

Qt是诺基亚开发的一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功能。Qt是完全面向对象的，很容易扩展，并且允许真正地组件编程。

（3）API

API（Application Programming Interface,应用程序编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。

（4）Linux:

Linux是一类Unix计算机操作系统的统称。Linux操作系统的内核的名字也是“Linux”。Linux操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名于计算机业余爱好者Linus Torvalds。

通过对本项目的分析，应达到以下学习目标。 【知识目标】

（1）了解传感器（红外线、光敏、湿敏、磁敏、声音、碰撞、火焰、超声波等）技术应用。

（2）熟悉模拟电路、数字电路技术及应用； （3）掌握嵌入式系统设计的基本知识； （4）掌握GPRS的编程等通信技术。 （6）掌握QT基础知识和编程。 【技能目标】

（1）会分析嵌入式应用系统。 （2）能构建嵌入式应用系统；

（3）能对嵌入式项目软件编程与调试仿真； （4）能对GPRS通信技术进行编程与调试； （5）能进行QT界面设计编程和调试。

任务一 项目的需求分析

《基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统》的基本目标是：将家庭中各种与信息相关的通信设备，家用电器和家庭安防装置通过有线或无线的方式连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。该系统可作为小区智能化系统主要设备，实现安防、可视对讲、小区信息发布等功能。

其功能定位：智能家居监控系统可作为小区智能化系统的智能家居监控终端设备，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。并能根据用户日常家居需要进客日程管理、拨打接听电话、资源管理、时间设置等功能。

一、功能需求

《基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统》的要求就是：合理设计系统结构，使用性能价格比最优的家庭智能控制主机和相配套的系统管理软件，构造准确、稳定、可靠并且操作管理方便的家居智能化系统。为住户提供安全、舒适、先进、可扩展、可升级的家居智能化系统产品。目前市场上有如下需求。

（1）室内安防、安全、求助报警的需求 客厅设置报警求助按钮； 厨房设置危险气体探测器； 智能家居监控终端实现遥控布撤防；

智能家居监控终端能采用逻辑报警、尽量消除误报警；

若该系统用于智能住宅小区，则小区管理中心能通过智能家居监控终端进行监控； 智能家居监控系统能向中心发送的各种事件； 在防区地图上能同步显示事件发生的位置； （2）可视对讲及门禁的需求 可视及智能终端一体室内机； 免提对讲功能； 液晶显示；

由智能家居监控终端等设备组成的小区智能管理中心可以通话、控制； （3）远程控制的需求

通过电话或INTERNET互联网远程监控家用电器的工作状态； 远程查询家里安防设备工作状态； 远程布设安防； （4）家政服务申请需求

物业报修申请； （5）远程抄多表的需求

16个输入口单元，可随意挂接各类脉冲计量表；

《基于WEB和GPRS智能家居远程监控系统》是采用了三星公司的ARM9系列的S3C2440处理器作为开发平台，加入因特网技术和GPRS模块,实现了远程监控的智能家居系统。

本系统具体功能如下：

（1）用户可以通过软件系统所提供的图形化界面设定相应的参数（如电话号码、温度的报警值、气体浓度的报警值等）。

（2）智能家居状态传感器会自动的采集家庭里相应对象的状态值，然后将采集到的信息汇聚到智能家居监控装置（以S4C2440处理器为核心器件）。系统是实现24小时在线采集传输，使用户能更加方便的掌握家居设备的状态。

（3）家居的信息传到智能家居监控装置，如果信息值超过了用户设定的值， 智能家居监控装置将通过GPRS模块以短信的方式、及其采用WEB页面发布的形式来通知用户。

（4）如果收到的信息的参数值没有超过了用户设定的值，则将相应的信息存入相应的数据库，用户可以随时的查看家居设备的历史状态信息。

（5）将相应的信息通过Web服务器显示在网页上以供用户浏览，用户可以比较直观的查看到家居设备的运行状况。

（6）用户也可以在浏览网页的同时或者利用手机短信的形式对家里的电器设备进行控制，只需点击相应的按钮即可，用户可以根据查看到的信息作出相应的调整。

二、性能需求 1 数据精确度

智能家居监控系统主要技术参数 ●网络接口：RJ45 1—4个

●网络通讯介质：UTP 5类双绞线，通讯带宽：10M（可选100M） ●介质访问协议：IEEE 802.3

●输入：16路，可接数字、模拟、脉冲、开关量水电气表和探测传感器

●驱动输出：4路，输出12V 100mA电流，可驱动音频报警器、警灯、继电器、控制消防设备、家用电器等。

●显示：8＂TFT显示屏

● HOMEBUS：RS-485总线，9.6K-57.6Kbps，可接30个RIU（遥控遥测接口单元） ●计量误差：无累计误差

●计量精度：由计量表确定

●掉电数据保护功能：12V、7AH后备电池 ●看门狗电路，防程序循环死机

●功耗：12V 960mA(显示屏开)，450mA（显示屏关） ●工作环境：-10℃～+50℃

2 时间特性要求

●通讯带宽：10M（可选100M） ● RS-485总线，9.6K-57.6Kbps，

任务二 项目的总体设计

一、基本设计概念和处理流程

本系统的设计遵循经济性、可靠性、实用性、先进性、可操作性和可持续发展的原则，注重社会、经济、环境效益的统一。

(1)设计指导思想

本系统的设计本着：所选择的技术和智能家居、智能小区功能需求匹配、即可单机运行又可组成小区智能系统。因此，尤其要注意：

① 经济性（防止技术过剩） ② 可靠性（1%否定99%） ③ 先进性（不低于三星级标准） ④ 可操作性（傻瓜式操作）

⑤ 可持续发展性（保证十年、二十年、甚至五十年不落后） (2)基本设计概念和处理流程

《基于Zigbee网络的智能家居监控系统》必须按着上述5原则首先考虑好技术平台的建设，即建设好智能家居监控系统的物理平台----嵌入式硬件系统；操作平台----软件控制系统；技术平台----嵌入式技术与计算机网络技术。尤其是经济性和可持续发展性将主要取决于平台建设。

处理流程按下列步骤进行：

① 首先依据系统的功能需求和技术指标确定系统的硬件结构，包括选定嵌入式核心处理器、网关、GPRS卡、温湿度、光敏、煤气泄漏、红外线等传感器及其外围硬件的选型。

② 构建软件开发环境，包括：主机开发环境（Red Hat 4）、交叉编译工具（arm-linux-gcc 3.4.1）、Qt图形开发软件（qtopia-core-opensource-src-4.2.2）、BOA网络服务器（boa-0.94.13）

等。

③ 编写linux下安防、窗帘、电器控制、灯光/场景设置等各个模块的驱动。、 ④ 开发应用程序，包括：Qt应用程序（SmartHome）。 具体的内容如下。 1 系统的硬件组成

系统的主要硬件包括温湿度、光敏、磁敏、气体浓度、红外等传感器、GPRS模块、S3C2440平台等。系统的硬件框图如图2.1 所示。

各硬件的功能如下：

（1）各个传感器采集家居的温度、气体、红外等信息。采集到的信息通过串口传到家居数据采集处理服务器上。

（2）家居数据采集处理服务器（S3C2440平台）分析并储存采集信息，判断采集信息是否超过了用户所设定的上限，更新QT界面上的显示信息。

（3）GPRS卡负责发送报警信息。

（4）网卡使家居信息采集服务器可以接入到网络中。

图2.1 系统的硬件框图

2 系统的软件组成

系统的主要软件包括流媒体服务器spcaserv、嵌入式Web服务器BOA、传感器模块组、Qt/E等。软件的组成图如图2.2所示。

图2.2 系统的软件组成图

各软件的功能如下：

（1）流媒体服务器SPCASERV是在视频采集服务器上建立视频服务器，与BOA结合提供视频的Web服务。

（2）嵌入式Web服务器BOA是作为网络服务器S3C2440。

（3）QT/E是作为家居数据采集处理服务器改为S3C2440的图形化界面的制作软件。

二、总体结构

1．系统设计方案

本模块硬件主要由基于S3C2440处理器平台、因特网以及GPRS卡组成，其组成如图2.3所示。

图2.3 智能家居信息采集处理服务器硬件组成

系统应用程序分为前台程序（SmartHome.rar）和后台程序(zigbee.rar),程序的设计总体架构如图2.4所示。

图2.4智能家居系统软件架构

前台程序，主要给用户提供友好的操作和显示实时信息界面，让用户能很方便的设置各种家居因素的状态，比如温度的报警值，一些家电的开关等等，并及时在系统检测到的家居状态显示在主界面。前台程序还提供数据库功能，即时记录家居信息的变化，方便用户能随时查阅记录，以便了解家居的各种情况。前台程序结构如图2.5所示。

图2.5 Qt前台控制程序架构

2．系统结构图

系统结构图2.6所示。

图2.6 系统结构图

任务三 项目的硬件设计

一、智能家居系统硬件构成

硬件功能介绍：

◆ 采用三星公司的 S3C2440，系统可稳定运行在405MHZ，主频最高可达530多MHz； ◆ 64M 字节的 SDRAM，由两片 K4S561632 组成，工作在 32 位模式下，可升级为128M； ◆ 64M 字节 NAND Flash，采用的是 K9F1208，可以兼容 16M，32M 或 128M 字节； ◆ 10M/100M 以太网接口，采用的是DM9000AEP，带传输和连接指示灯； ◆ 7寸群创LCD和触摸屏；

◆ 2 个 USB HOST，S3C2440 内置的，符合 USB 1.1，其中一个 USB HOST 接口是复用的； ◆ 一个 USB Device，S3C2440 内置的，符合 USB 1.1； ◆ 支持音频输入和音频输出，音频模块由 S3C2440 的 IIS 音频总线接口和 UDA1341 音频编码解码器组成，板上还集成了一个 MIC，用于音频输入；

◆ 1路 UART完整 串行口，波特率可高达 115200bps，并具有 RS232 电平转换电路，1路

RS232转RS485,1路接红外收发器；另外，这3路可扩展为TTL；

◆ SD 卡接口，兼容 SD Memory Card Protocol 1.0 和 SDIO Card Protocol 1.0;

◆ Embedded-ICE（20 脚标准 JTAG）接口和并口式JTAG 接口，支持ADS，SDT等软件的下载和调试；

◆ 串行EEPROM ：AT24C08 EEPROM，IIC接口； ◆SPI接口； ◆VGA接口； ◆CAN总线接口； ◆CPLD扩展模块；

◆GPRS模块，内嵌TCP/IP协议，可以实现拨打、接听电话，收发短信、上网功能； ◆ 1 个GPS模块，内置SIRFⅢ芯片；； ◆继电器控制模块； ◆温度传感模块； ◆湿度传感模块； ◆直流电机模块； ◆步进电机模块；

◆16个可编程用户按键(带有驱动程序)，1 个复位按键，4 个扫描中断复用按钮； ◆ADC模拟；

◆数字摄像头接口；

◆蜂鸣器，4个 用户LED灯； ◆6个中断按键；

◆复位按键，用于CPU、系统复位； ◆开关电源，分布式电源供电； ◆3V锂电池，提供RTC电源； 基于S3C2440处理器平台

(1). S3C2440资源简介

S3C2440是Samsung公司推出基于ARM920T内核的16/32位RISC处理器,稳定主频405MHz，最高530Mhz。该处理器最大的特点是低价格、低功耗、高性能小型微控制器。为了降低整个系统的成本，S3C2440提供了以下丰富的内部设备：分开的16KB的指令Cache和16KB数据Cache，MMU虚拟存储器管理，LCD控制器（支持STN&TFT），支持NAND Flash系统引导，系统管理器（片选逻辑和SDRAM控制器），3通道UART，4通道DMA，4路PWM定时器，130路通用I/O口，24路外部中断源，RTC，摄像头接口，1路IIS音频编码器接口，8通道10位ADC和触摸屏接口，IIC-BUS接口，USB主机，2路全速USB主设备（其中一路可以作为USB从设备），SD主卡&MMC卡接口，2通道的SPI以及内部PLL时钟倍频器。 (2) GEC2440开发板资源

本文使用硬件平台由广州广嵌电子科技有限公司开发的GEC2440开发板作为硬件平台，下面对GEC2440做一些简单介绍。

图 0.2 GEC2440开发板结构图

GEC2440的设计结构框架如图3.2所示。图中，虚线框所包含的模块组成核心电路，虚线框以外的模块组成接口。以ARM920T为内核的三星SC32440是控制核心，负责控制所有辅助设备。存储器采用SDRAM和FLASH两种类型，能满足系统运行和调试的需要。基本端口包括以太网接口，USB接口，还有两个RS232的串口。A/D和D/A模块主要用于现场数据的采集与控制信号的输出。DC/DC模块主要负责整个系统的供电。扩展接口考虑了系统的可扩展性。开发板外观布局如图3.3

图3.2 GEC2440开发板外观图

（3）操作系统和软件支持 ①支持Linux-2.6.9操作系统

●驱动程序包含串行、100M网卡、SD/MMC卡、CF卡、NOR Flash、录音放音、LCD、触控屏幕、USB HOST、USB DEVICE、CCD、VGA、RTC等多种驱动串口，Ethernet，Audio，SD卡，IDE，CF卡，AD/DA,USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏,SPI，I2C，RTC，GPIO等

●图形用户界面： 应用程序包括QT/MiniGUI等图形系统 ●文件系统： JFFS2 YAFFS

●开发工具： JTAG烧写Nor Flash工具，arm-linux-gcc交叉编译器，GDB，GDBSERVER调试工具，anjuta开发环境，sourceNavigator代码编辑器，文件系统制作工具等

●多媒体软件： mplayer媒体播放器，实现MPEG、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV等多种媒体解码；madplay音频播放器

②支持WinCE操作系统

●板级支持包： 5.0/6.0（可选） BSP

设备驱动：串行、Ethernet 100M网卡、SD/MMC卡、CF卡、NOR Flash、录音放音、

LCD、触控屏幕、USB HOST、USB DEVICE、CCD、VGA、RTC 、SD卡等。

●应用程序包括EVC等图形系统

2．Gec2440处理器平台的主要硬件电路

下面介绍GEC 2440处理器平台的主要硬件电路。 （1) 电源电路

GEC 2440由外部5v供电，由由降压开关稳压器AP1513降压到3.3V，给外部GPIO等外设供电，再通过MAX8860转化为1.5V给内核供电，其电路原理图如图3.3所示：

图3.3 电源电路

（2）复位电路设计

由于ARM芯片的高速、低功耗、低工作电压导致其噪声容限低，对于电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定性、电源监控的可靠性提出了很高的要求。本嵌入式系统采用复位芯片MAX811来实现，如图3.4所示：

图3.4 复位电路

(3)系统时钟

S3C2440可以采用外部晶振或者外部时钟输入作为系统时钟，外部晶振频

率范围市10MHZ-12MHZ。本嵌入式系统采用外部的12MHZ晶振，只需要将OM2,OM3引脚接为低电平，将外部时钟输入引脚EXTCLK接为高电平。通过内部锁相环，可以将时钟倍频，作为处理器的主时钟（FCLK）。如图3.5所示：

S3C2440具有一个独立时钟源，独立电源供电的实时时钟（RTC）,所以在XTOrte、XTIrtc上接一32768HZ外部晶振即可。如图4.4所示：

图3.5 系统时钟电路

（4） LCD接口

本系统采用群创的LCD，其与控制器的接口电路如图3.6所示： （5）音频接口电路

音频接口电路由芯片UDA1314组成，音频电路提供耳机输出，线路输入，麦克输入等功能，另有板载MIC。配合软件可以实现录音，放音，传话等功能。插入耳机后，板载扬声器不会发音；插入外置MIC 后，板载MIC 也被切断。电路如图3.7所示： （6）USB接口电路

USB（Universal Serial Bus）是通过 PCI 总线和 PC 的内部系统数据线连接，实现数据的传送。USB 同时又是一种通信协议，支持主系统(Host)和 USB的外围设备(Device)之间的数据传送，在 USB 的网络协议中，每个 USB 的系统有且只有一个 host，因此，将两台 PC 的 USB 口通过 A-A 头连接起来，是不能实现通信的，因为对于电脑主板上的 USB 来说都是Host，如果连起来就是两个Host 的通信，这样一来的一个 USB 的系统有了两个的 Host，与它的网络协议冲突。

在本系统中，利用USB Device 接口和宿主机进行通信，进行一些系统文件的下载等；利用USB Host接口和外部的USB存储设备进行通信，并将NAND Flash中的水质监测历史数据拷贝至USB存储设备中，完成现场数据的移植。S3C2440具有两路USBv1.1接口，其中一路固定为下行口（Host接口），另外一路可以配置为了Host接口或者Device 接口，本系统中直接配置为Device 接口。如图3.8所示：

图3.6 LCD接口电路

图3.7 音频接口电路

图3.8 USB接口电路

（7）S3C2440平台的存储器扩展电路

在 S3C2440核心板上，从CPU 出来的数据、地址、读写控制等信号构成局部总线。Nor Flash、Nand Flash、SDRAM 直接挂在局部总线上. 本嵌入式系统中NAND Flash采用Samsung公司的K9F1208U0M，用来保存系统的非易失性数据，如Linux内核、根文件系统、水质监测数据等等。该器件存储容量为64M×8位。工作电压为2．7V-3．6V。K9F1208U0M 的I/O 0-I/O 7 引脚直接和S3C2440的数据总线DATA0-DATA7直接相连，采用地址、数据和命令复用的方式.。如图3.9所示

SDRAM具有高速、大容量等优点，是一种具有同步接口的高速动态随机存储器.本嵌入式系统的SDRAM选用HY57V561620CT，其容量为32M×16位，为了增大数据吞吐能力，选采用两片SDRAM构成32位地址宽度，一片做高16位，一片做低16位，由于内存由64MB，那就需要26根地址线（64MB=226）来进行寻址，所以BA0和BA1控制数据的高低位读取，并且分别接至S3C2440的ADDR24、ADDR25引脚上。如图3.10所示：

图3.9 NAND Flash存储器电路

图3.10 SDRAM存储器电路

（8）以太网接口电路

S3C2440 平台采用DM9000 以太网芯片，以太网接口电路如图3.11所示。

图3.11以太网接口电路

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