多功能汽车防盗报警系统的设计
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２０１０年第２４卷第３期
（总第８１期）
测
试
技
术
学
报
Ｖ０１．２４
Ｎｏ．３
２０１０
ＪｏＵＲＮＡＬ ｏＦ ＴＥＳＴ ＡＮＤ
ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
（Ｓｕｍ Ｎｏ．８１）
文章编号：１６７１—７４４９（２０１０）０３一０２０５一０６
多功能汽车ＧＰＲＳ防盗 报警系统的设计
刘晓杰，宋希庚，薛冬新
Ｖ．因此系统与汽车供电电源之间采用二级降压的匹
考虑到车载电压的多样性，第一次降压采用集成电源管理芯片ＬＭ２５７６ＨＶ作为电压转换芯片． ＬＭ２５７６系列是美国国家半导体 公司生产的３ Ａ电流输出降压开 关型集成稳压电路，它内含固定 频率振荡器（５２ ｋＨｚ）和基准稳压
器（１．２３ Ｖ），并具有完善的保护
系统结构
本系统的设计基于三星公司的Ｓ３Ｃ２４４０Ａ嵌入式处理器和ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ２．４．２６操作系统．系统ＭＣＵ
（Ｓ３Ｃ２４４０Ａ）根据指令或算法控制ＣＭＯＳ摄像模块拍摄下车内或车外实时图像，并显示在ＬＣＤ显示屏 上或者由软件对内存中的图像 数据进行压缩和打包通过 ＧＰＲＳ网络传送至车主手机上． 图１是多功能汽车ＧＰＲＳ 防盗报警系统的整体框架图． 在系统的设计开发过程中，作 者采用模块化的设计方法，以 提高系统的开发效率、降低开 发成本，同时利于系统的后续
ＶＤＤ ３．３Ｖ
ＧＮＤ
圈４
Ｆｉｇ．４
ｏＶ９６５０接口电路
ｍＡ．
ＴＰＳ７３ＨＤ３１８ＰｗＰ，其输入电压为５ Ｖ输出电压为３．３ Ｖ和１．８ Ｖ，最大输出电流为７５０
２．２
ＣＭＯＳ摄像模块 Ｓ３Ｃ２４４０Ａ的摄像头接口又叫ＣＡＭＩＰ接口，包括７个部分，分别为：模式混合、捕捉单元、预览缩
放、编解码缩放、预览ＤＭＡ、编解码ＤＭＡ和ＳＦＲ．ＣＡＭＩＦ支持ＩＴＵ—Ｒ ＢＴ．６０１／６５６
ＣＡＭ ｍｏｄｕｌｅ．ｈ和
ｍｏｄｕｌｅ．ｃ两个文件中，主要的函数有ＣＡＭ
ｉｎｉｔ（）和ＣＡＭ
ｓｔｏｐ（）．
其中，函数ＣＡＭ
ｉｎｉｔ（）主要实现模块的初始化功能，包括：使能ＯＶ９６５０复位；初始化Ｓ３Ｃ２４４０Ａ
的摄像头接口，配置相关的寄存器，配置ＵＰＬＬ时钟频率及摄像头的输入时钟频率等；向Ｌｉｎｕｘ系统申 请注册中断，以便随时响应用户对摄像头设备文件的调用．
Ｖ
系统，而４２ Ｖ系统已经成为未来车载电源的发展趋势口］．因此，在进行电源设计时必须考虑兼容性和可 扩展性．同时，系统可以使用自带的纽扣电池在断电的情况下确保系统时钟、车主手机号码和密码设定 等信息不会丢失，从而提高系统的可靠性和安全性． 系统各模块所需供电电压为５
配连接方式．
Ｖ，３．３ Ｖ和１．８
操作系统的系统软件设计．
关键词：
汽车防盗报警；Ｓ３Ｃ２４４０Ａ；嵌入式Ｌｉｎｕｘ；ＣＭＯＳ摄像模组；ＧＰＲＳ模块
Ｕ４６３．８５
中图分类号：
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—７４４９．２０ｌＯ．０３．００４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ
Ｍｕｌｔｉ—Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ＧＰＲＳ
岁多＞ 琴９
反～一验～ 一醐～
馈（证ｒ～髓订短一Ｙ～正一Ｙ～鲍一Ｎ
关闭“＝Ｄ 结束
圈２ 多功能汽车ＧＰＲｓ防盗报警系统工作流程图 下培２，Ｉｈｅ ｗｏｒＨｌｏＷ ｏｆ删１６一ｆｕｎｃ６０Ｉｌ ａｕ蜘∞ｂｉｌｅ ＧＰＲＳ ｔ１１ｅｆ亡－咿ｉｎｓｔ
ａｎｄ
ａｌａｍ ｓｙ鼬ｍ
２．１
中央控制模块 系统的中央控制模块采用Ｓ３Ｃ２４４０Ａ为ＭＣＵ，主要包含电源转换电路、时钟复位电路以及存储电
避免整车被盗．
启动 系统初始化
启动摄像头
密码设定卜—Ｌ＜墨统安全设定！ ．！堕习Ｊ，＜延壅寥 ‘ｒ——————一Ｎ 手机号码设定ｌ ｌ摄像头初始化
拍摄间隔设定Ｊ 优先级设定ｌ
ＧＰｌｔｓ初始化
ＧＨ毽发送图像
半
＋
ｃＡＮ模块初始化
Ｎ
ｌ
‘
Ｙ
产＜垂吵 Ｉ＜题囊岁
ｌ厂面吾丽历１
获取定位信息
向。州总线发送控
制信息
路． 其中，Ｓ３Ｃ２４４０Ａ使用ＡＲＭ９２０Ｔ内核，主频为４００ ＭＨｚ，除具有通用的串口控制器、ＵＳＢ控制器、 Ａ／Ｄ转换器和ＧＰＩｏ等功能之外，还具有一个摄像头接口［２］，该接口是系统图像采集的核心部分．而且， Ｓ３Ｃ２４４０Ａ价格便宜、开发资料丰富，有效地降低了系统开发的难度和成本． 该系统采用两种供电方式：利用车载蓄电池供电和自带纽扣电池供电．目前车载电源为１２ Ｖ／２４
８
ｂ模式，具有
极性可编程同步信号［４］．与传统的ＵＳＢ摄像头相比，ＣＭＯＳ摄像头具有低廉的价格、实用的图像质量、 高集成度和相对较少的功耗的优势．同时ＣＭＯＳ摄像头体积小、占用空间少，因此不会影响汽车内的美 观，而且不易被发现． 本系统采用ＯＶ９６５０作为系统的ＣＭＯＳ摄像头，该芯片具有１
２８０×１
（大连理工大学内燃机研究所，辽宁大连１１６０２４） 摘 要：
利用现有移动网络的ＧＰＲＳ功能，设计了一种新型汽车防盗报警系统．该系统利用汽车现有的报
警系统采集报警信号，并通过ＣＡＮ总线进行信息传输，有效地利用了汽车现有资源，并降低了系统成本， 通过移动无线网络将汽车图像信息以彩信的方式发送至用户手机，有效地提高了网络覆盖范围、提高了系 统的可靠性并降低了误报率．在汽车行驶过程中，系统通过ＣＭＯＳ摄像头实时拍摄汽车两侧及车后的景象 并显示在ＬＣＤ屏幕上，从而起到后视系统的作用．该系统主要有５部分组成：中央控制模块、ＣＭｏＳ摄像模 块、ＬＣＤ显示模块、ＧＰＲＳ模块以及ＣＡＮ总线模块．本文主要介绍该系统的硬件组成及基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ
Ｈ孚３
圈３电压转换示意图
１ｈｅ
ＩｅｖｅｌⅡａｎｓｌａｄｏｒＩ ｄｉ８９ｒａｍ
万方数据
２０８
测
试技
术
学报
２０１０年第３期
电路，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稳压电路．ＬＭ２５７６ＨＶ芯片最高输入电压范围为
６０
Ｖ，输出电压为３．３
Ｖ，５
Ｖ，１２ Ｖ，１５
Ｖ和ＡＤＪ（可调）等可选．第二次降压采用芯片
ｍｏｄｕｌｅ，ＣＭｏＳ ｃａｍｅｒａ ｍｏｄｕｌｅ，ＬＣＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｍｏｄｕｌｅ，ＧＰＲＳ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ＣＡＮ ｂｕｓ ｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｉｓ
ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｐａｐｅｒ
ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｔｈｅｆｔ—ａｇａｉｎｓｔ ａｎｄ ａｌａｒｍ；Ｓ３Ｃ２４４０Ａ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｌｉｎｕｘ；ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ ｍｏｄｕｌｅ； ＧＰＲＳ ｍｏｄｕｌｅ
Ｏ
引
言
近年来由于人们生活水平的提高，汽车逐渐走进千家万户，与此同时汽车防盗报警系统的研究也越
万方数据
（总第８１期）
多功能汽车ＧＰＲＳ防盗报警系统的设计（刘晓杰等）
２０７
内实时图像，然后透过ＧＰＲＳ网络将图像及定位信息发送至车主手机，同时ＬＣＤ显示屏闪烁显示报警 信息．车主通过手机接收到的图像以判断是否是误报警，并发送反馈短信至系统．系统根据收到的短信 以确定是否为误报警，若为非误报警则系统向ＣＡＮ总线发送控制信息以切断汽车电源和输油管，从而
Ｔｈｅｆｔ—Ａｇａｉｎｓｔ ａｎｄ Ａｌａｒｍ Ｓｙｓｔｅｍ
ＬＩＵ Ｘｉａｏｊｉｅ，ＳＯＮＧ Ｘｉｇｅｎｇ，ＸＵＥ Ｄｏｎｇｘｉｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１ ６０２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｔｈｅｆｔ—ａｇａｉｎｓｔ ａｎｄ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｏｂｉｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ＧＰＲＳ ｉｓ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｍｐｌｏｙｓ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ
２
系统的设计与实现
多功能汽车ＧＰＲＳ防盗报警系统的工作流程如图２所示，系统通过优先级设定可以有效避免对原有
防盗报警系统的干扰．该系统可分为两种工作模式：非防盗模式和防盗模式． 在非防盗模式下，系统启动位于车身后部的ＣＭＯＳ摄像头，通过实时拍摄车身周围环境并显示在 ＬＣＤ显示屏上，起到汽车后视系统的功能；在防盗模式下，系统发送信息的方式又可分为被动方式和主 动方式． 被动发送方式是指车主通过发送手机短信指令强制系统发送汽车实时信息至控制手机，从而实现车 主可以随时监控汽车的需求． 主动发送方式是指在遇警情况下系统主动发送汽车实时信息至控制手机．处于防盗模式时，系统通 过检测ＣＡＮ模块通信来捕获遇警信息．当汽车遇有异常情况时，汽车现有的防盗传感器将感应信号并 通过ＣＡＮ总线向汽车防盗报警系统发送相应信息．系统识别报警信息后，开启ＣＭｏＳ摄像模组拍摄车
・收藕日期：２００９—１ｌ—０４
作者简介：刘晓杰（１９８２一）。男，硕士生，主要从事汽车嵌入式系统研究 通信作者：宋希庚（１９４６一），男，教授，博导，主要从事内燃机振动与噪声、故障诊断、ＣＡＤ以及汽车动力等研究
万方数据
２０６
测
试技术学
报
２０１０年第３期
来越受到人们的青睐，并正在逐渐形成一个巨大的市场需求． 目前，汽车防盗系统按其结构可分为机械式、机电式、电子式和网络式４类［１］．随着计算机网络和 嵌入式技术的发展，汽车防盗系统也由传统的机械式、电子式防盗装置向智能程度更高的网络式防盗系 统发展．传统的网络式防盗报警系统，由卫星监控中心的中央控制系统、车辆上的移动ＧＰＳ、终端设备 及ＧＳＭ通信网络组成，该类系统具有实时远程监控、功能强大等显著的优点，但是价格昂贵、存在信号 死角，且功能单一． 本文利用手机移动网络的ＧＰＲＳ功能，实现了低成本的网络式汽车防盗报警系统，有效地提高了网 络的覆盖范围、降低信号死角，且该系统利用ＧＰＲＳ网络的小区定位功能可以用于被盗车辆的粗略定位， 定位精度取决于小区的大小，通过内置ＣＭＯＳ摄像头拍摄下车内及周围环境可进一步为被盗车辆的定 位提供依据．同时，当汽车在行驶过程中系统利用ＣＭＯＳ摄像头和ＬＣＤ显示屏可起到后视系统的作 用，使系统集汽车防盗功能和后视功能于一体，有效提高了系统的实用性． １
０２４的像素阵列大小，高达
１３０万像素．ＣＭＯＳ摄像头通过串行ＳＣＣＢ接口与Ｓ３Ｃ２４４０Ａ的１２Ｃ总线接口相连，其曝光时间、白平 衡、增益、饱和度、伽马校正等参数均可通过对芯片内部寄存器的读写进行设置嘲．其与Ｓ３Ｃ２４４０Ａ的 硬件接口电路如图４所示． ＣＭＯＳ摄像头模块的驱动软件设计也采用ＭｏＤＵＬＥＳ的形式编写，从而实现驱动的动态加载到 Ｌｉｎｕｘ内核中．所有与ＣＭＯＳ摄像头模块相关的数据定义与函数设计均包含在ＣＡＭ
ａｒｅａ
ｔｈｅ
ｕｓｅｒ’ｓ
ｃｅＵ ｐｈｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｏｂｉｌｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｈｉｃｈ
ｃａｎ
ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
ａｌｓｏ
ａｃｔ
ａｓ
ａ
ｒｅａｒｖｉｅｗ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｆｉｖｅ ｐａｒｔｓ：Ｓ３Ｃ２４４０Ａ ｃｅｎｔｒａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ｎｏｔ ｔｏ
ｇｅｔ
ａｌａｒｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ
ｗｉｔｈ ＣＡＮ ｂｕｓ，ｗｈｉｃｈ
ｏｎｌｙ ｍａｋｅｓ
ｔｏ
ｕｓｅ
ｏｆ
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｓｔ．Ａｎｄ
ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｎｄｓ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉｍａｇｅ ｅｎｌａｒｇｅｓ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｖｅｒｅｄ
。
圈１
多功能汽车ＧＰＲｓ防盗报警系统框架图
ｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉ０Ｉｌ
Ｔｈｅ眦Ｋｔｅｃｎ鹏ｏｆ
ａｕ啪∞Ｋｌｅ
ＧＰＲＳ
Ｔ耐ｔ—ａ萨ｉｒＩｓｔ
ａＩｌｄ
ａｌａ嘶ｓｙＳｔ锄
升级．系统共由５大部分组成： 中央控制模块、ＣＭｏＳ摄像模块、ＧＰＲＳ模块、ＬＣＤ显示模块以及ＣＡＮ总线模块． 在系统的软件设计上，该系统采用基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统（ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ２．４．２６）的模块化开发模 式，利用Ｌｉｎｕｘ系统的开源特性降低软件开发的难度、缩短软件开发的周期，同时可以有效地提高系统 的可靠性．
（总第８１期）
测
试
技
术
学
报
Ｖ０１．２４
Ｎｏ．３
２０１０
ＪｏＵＲＮＡＬ ｏＦ ＴＥＳＴ ＡＮＤ
ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
（Ｓｕｍ Ｎｏ．８１）
文章编号：１６７１—７４４９（２０１０）０３一０２０５一０６
多功能汽车ＧＰＲＳ防盗 报警系统的设计
刘晓杰，宋希庚，薛冬新
Ｖ．因此系统与汽车供电电源之间采用二级降压的匹
考虑到车载电压的多样性，第一次降压采用集成电源管理芯片ＬＭ２５７６ＨＶ作为电压转换芯片． ＬＭ２５７６系列是美国国家半导体 公司生产的３ Ａ电流输出降压开 关型集成稳压电路，它内含固定 频率振荡器（５２ ｋＨｚ）和基准稳压
器（１．２３ Ｖ），并具有完善的保护
系统结构
本系统的设计基于三星公司的Ｓ３Ｃ２４４０Ａ嵌入式处理器和ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ２．４．２６操作系统．系统ＭＣＵ
（Ｓ３Ｃ２４４０Ａ）根据指令或算法控制ＣＭＯＳ摄像模块拍摄下车内或车外实时图像，并显示在ＬＣＤ显示屏 上或者由软件对内存中的图像 数据进行压缩和打包通过 ＧＰＲＳ网络传送至车主手机上． 图１是多功能汽车ＧＰＲＳ 防盗报警系统的整体框架图． 在系统的设计开发过程中，作 者采用模块化的设计方法，以 提高系统的开发效率、降低开 发成本，同时利于系统的后续
ＶＤＤ ３．３Ｖ
ＧＮＤ
圈４
Ｆｉｇ．４
ｏＶ９６５０接口电路
ｍＡ．
ＴＰＳ７３ＨＤ３１８ＰｗＰ，其输入电压为５ Ｖ输出电压为３．３ Ｖ和１．８ Ｖ，最大输出电流为７５０
２．２
ＣＭＯＳ摄像模块 Ｓ３Ｃ２４４０Ａ的摄像头接口又叫ＣＡＭＩＰ接口，包括７个部分，分别为：模式混合、捕捉单元、预览缩
放、编解码缩放、预览ＤＭＡ、编解码ＤＭＡ和ＳＦＲ．ＣＡＭＩＦ支持ＩＴＵ—Ｒ ＢＴ．６０１／６５６
ＣＡＭ ｍｏｄｕｌｅ．ｈ和
ｍｏｄｕｌｅ．ｃ两个文件中，主要的函数有ＣＡＭ
ｉｎｉｔ（）和ＣＡＭ
ｓｔｏｐ（）．
其中，函数ＣＡＭ
ｉｎｉｔ（）主要实现模块的初始化功能，包括：使能ＯＶ９６５０复位；初始化Ｓ３Ｃ２４４０Ａ
的摄像头接口，配置相关的寄存器，配置ＵＰＬＬ时钟频率及摄像头的输入时钟频率等；向Ｌｉｎｕｘ系统申 请注册中断，以便随时响应用户对摄像头设备文件的调用．
Ｖ
系统，而４２ Ｖ系统已经成为未来车载电源的发展趋势口］．因此，在进行电源设计时必须考虑兼容性和可 扩展性．同时，系统可以使用自带的纽扣电池在断电的情况下确保系统时钟、车主手机号码和密码设定 等信息不会丢失，从而提高系统的可靠性和安全性． 系统各模块所需供电电压为５
配连接方式．
Ｖ，３．３ Ｖ和１．８
操作系统的系统软件设计．
关键词：
汽车防盗报警；Ｓ３Ｃ２４４０Ａ；嵌入式Ｌｉｎｕｘ；ＣＭＯＳ摄像模组；ＧＰＲＳ模块
Ｕ４６３．８５
中图分类号：
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—７４４９．２０ｌＯ．０３．００４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ
Ｍｕｌｔｉ—Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ＧＰＲＳ
岁多＞ 琴９
反～一验～ 一醐～
馈（证ｒ～髓订短一Ｙ～正一Ｙ～鲍一Ｎ
关闭“＝Ｄ 结束
圈２ 多功能汽车ＧＰＲｓ防盗报警系统工作流程图 下培２，Ｉｈｅ ｗｏｒＨｌｏＷ ｏｆ删１６一ｆｕｎｃ６０Ｉｌ ａｕ蜘∞ｂｉｌｅ ＧＰＲＳ ｔ１１ｅｆ亡－咿ｉｎｓｔ
ａｎｄ
ａｌａｍ ｓｙ鼬ｍ
２．１
中央控制模块 系统的中央控制模块采用Ｓ３Ｃ２４４０Ａ为ＭＣＵ，主要包含电源转换电路、时钟复位电路以及存储电
避免整车被盗．
启动 系统初始化
启动摄像头
密码设定卜—Ｌ＜墨统安全设定！ ．！堕习Ｊ，＜延壅寥 ‘ｒ——————一Ｎ 手机号码设定ｌ ｌ摄像头初始化
拍摄间隔设定Ｊ 优先级设定ｌ
ＧＰｌｔｓ初始化
ＧＨ毽发送图像
半
＋
ｃＡＮ模块初始化
Ｎ
ｌ
‘
Ｙ
产＜垂吵 Ｉ＜题囊岁
ｌ厂面吾丽历１
获取定位信息
向。州总线发送控
制信息
路． 其中，Ｓ３Ｃ２４４０Ａ使用ＡＲＭ９２０Ｔ内核，主频为４００ ＭＨｚ，除具有通用的串口控制器、ＵＳＢ控制器、 Ａ／Ｄ转换器和ＧＰＩｏ等功能之外，还具有一个摄像头接口［２］，该接口是系统图像采集的核心部分．而且， Ｓ３Ｃ２４４０Ａ价格便宜、开发资料丰富，有效地降低了系统开发的难度和成本． 该系统采用两种供电方式：利用车载蓄电池供电和自带纽扣电池供电．目前车载电源为１２ Ｖ／２４
８
ｂ模式，具有
极性可编程同步信号［４］．与传统的ＵＳＢ摄像头相比，ＣＭＯＳ摄像头具有低廉的价格、实用的图像质量、 高集成度和相对较少的功耗的优势．同时ＣＭＯＳ摄像头体积小、占用空间少，因此不会影响汽车内的美 观，而且不易被发现． 本系统采用ＯＶ９６５０作为系统的ＣＭＯＳ摄像头，该芯片具有１
２８０×１
（大连理工大学内燃机研究所，辽宁大连１１６０２４） 摘 要：
利用现有移动网络的ＧＰＲＳ功能，设计了一种新型汽车防盗报警系统．该系统利用汽车现有的报
警系统采集报警信号，并通过ＣＡＮ总线进行信息传输，有效地利用了汽车现有资源，并降低了系统成本， 通过移动无线网络将汽车图像信息以彩信的方式发送至用户手机，有效地提高了网络覆盖范围、提高了系 统的可靠性并降低了误报率．在汽车行驶过程中，系统通过ＣＭＯＳ摄像头实时拍摄汽车两侧及车后的景象 并显示在ＬＣＤ屏幕上，从而起到后视系统的作用．该系统主要有５部分组成：中央控制模块、ＣＭｏＳ摄像模 块、ＬＣＤ显示模块、ＧＰＲＳ模块以及ＣＡＮ总线模块．本文主要介绍该系统的硬件组成及基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ
Ｈ孚３
圈３电压转换示意图
１ｈｅ
ＩｅｖｅｌⅡａｎｓｌａｄｏｒＩ ｄｉ８９ｒａｍ
万方数据
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测
试技
术
学报
２０１０年第３期
电路，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稳压电路．ＬＭ２５７６ＨＶ芯片最高输入电压范围为
６０
Ｖ，输出电压为３．３
Ｖ，５
Ｖ，１２ Ｖ，１５
Ｖ和ＡＤＪ（可调）等可选．第二次降压采用芯片
ｍｏｄｕｌｅ，ＣＭｏＳ ｃａｍｅｒａ ｍｏｄｕｌｅ，ＬＣＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｍｏｄｕｌｅ，ＧＰＲＳ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ＣＡＮ ｂｕｓ ｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｉｓ
ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｐａｐｅｒ
ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｔｈｅｆｔ—ａｇａｉｎｓｔ ａｎｄ ａｌａｒｍ；Ｓ３Ｃ２４４０Ａ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｌｉｎｕｘ；ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ ｍｏｄｕｌｅ； ＧＰＲＳ ｍｏｄｕｌｅ
Ｏ
引
言
近年来由于人们生活水平的提高，汽车逐渐走进千家万户，与此同时汽车防盗报警系统的研究也越
万方数据
（总第８１期）
多功能汽车ＧＰＲＳ防盗报警系统的设计（刘晓杰等）
２０７
内实时图像，然后透过ＧＰＲＳ网络将图像及定位信息发送至车主手机，同时ＬＣＤ显示屏闪烁显示报警 信息．车主通过手机接收到的图像以判断是否是误报警，并发送反馈短信至系统．系统根据收到的短信 以确定是否为误报警，若为非误报警则系统向ＣＡＮ总线发送控制信息以切断汽车电源和输油管，从而
Ｔｈｅｆｔ—Ａｇａｉｎｓｔ ａｎｄ Ａｌａｒｍ Ｓｙｓｔｅｍ
ＬＩＵ Ｘｉａｏｊｉｅ，ＳＯＮＧ Ｘｉｇｅｎｇ，ＸＵＥ Ｄｏｎｇｘｉｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１ ６０２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｔｈｅｆｔ—ａｇａｉｎｓｔ ａｎｄ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｏｂｉｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ＧＰＲＳ ｉｓ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｍｐｌｏｙｓ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ
２
系统的设计与实现
多功能汽车ＧＰＲＳ防盗报警系统的工作流程如图２所示，系统通过优先级设定可以有效避免对原有
防盗报警系统的干扰．该系统可分为两种工作模式：非防盗模式和防盗模式． 在非防盗模式下，系统启动位于车身后部的ＣＭＯＳ摄像头，通过实时拍摄车身周围环境并显示在 ＬＣＤ显示屏上，起到汽车后视系统的功能；在防盗模式下，系统发送信息的方式又可分为被动方式和主 动方式． 被动发送方式是指车主通过发送手机短信指令强制系统发送汽车实时信息至控制手机，从而实现车 主可以随时监控汽车的需求． 主动发送方式是指在遇警情况下系统主动发送汽车实时信息至控制手机．处于防盗模式时，系统通 过检测ＣＡＮ模块通信来捕获遇警信息．当汽车遇有异常情况时，汽车现有的防盗传感器将感应信号并 通过ＣＡＮ总线向汽车防盗报警系统发送相应信息．系统识别报警信息后，开启ＣＭｏＳ摄像模组拍摄车
・收藕日期：２００９—１ｌ—０４
作者简介：刘晓杰（１９８２一）。男，硕士生，主要从事汽车嵌入式系统研究 通信作者：宋希庚（１９４６一），男，教授，博导，主要从事内燃机振动与噪声、故障诊断、ＣＡＤ以及汽车动力等研究
万方数据
２０６
测
试技术学
报
２０１０年第３期
来越受到人们的青睐，并正在逐渐形成一个巨大的市场需求． 目前，汽车防盗系统按其结构可分为机械式、机电式、电子式和网络式４类［１］．随着计算机网络和 嵌入式技术的发展，汽车防盗系统也由传统的机械式、电子式防盗装置向智能程度更高的网络式防盗系 统发展．传统的网络式防盗报警系统，由卫星监控中心的中央控制系统、车辆上的移动ＧＰＳ、终端设备 及ＧＳＭ通信网络组成，该类系统具有实时远程监控、功能强大等显著的优点，但是价格昂贵、存在信号 死角，且功能单一． 本文利用手机移动网络的ＧＰＲＳ功能，实现了低成本的网络式汽车防盗报警系统，有效地提高了网 络的覆盖范围、降低信号死角，且该系统利用ＧＰＲＳ网络的小区定位功能可以用于被盗车辆的粗略定位， 定位精度取决于小区的大小，通过内置ＣＭＯＳ摄像头拍摄下车内及周围环境可进一步为被盗车辆的定 位提供依据．同时，当汽车在行驶过程中系统利用ＣＭＯＳ摄像头和ＬＣＤ显示屏可起到后视系统的作 用，使系统集汽车防盗功能和后视功能于一体，有效提高了系统的实用性． １
０２４的像素阵列大小，高达
１３０万像素．ＣＭＯＳ摄像头通过串行ＳＣＣＢ接口与Ｓ３Ｃ２４４０Ａ的１２Ｃ总线接口相连，其曝光时间、白平 衡、增益、饱和度、伽马校正等参数均可通过对芯片内部寄存器的读写进行设置嘲．其与Ｓ３Ｃ２４４０Ａ的 硬件接口电路如图４所示． ＣＭＯＳ摄像头模块的驱动软件设计也采用ＭｏＤＵＬＥＳ的形式编写，从而实现驱动的动态加载到 Ｌｉｎｕｘ内核中．所有与ＣＭＯＳ摄像头模块相关的数据定义与函数设计均包含在ＣＡＭ
ａｒｅａ
ｔｈｅ
ｕｓｅｒ’ｓ
ｃｅＵ ｐｈｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｏｂｉｌｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｈｉｃｈ
ｃａｎ
ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
ａｌｓｏ
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ａｓ
ａ
ｒｅａｒｖｉｅｗ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｆｉｖｅ ｐａｒｔｓ：Ｓ３Ｃ２４４０Ａ ｃｅｎｔｒａｌ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ｎｏｔ ｔｏ
ｇｅｔ
ａｌａｒｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ
ｗｉｔｈ ＣＡＮ ｂｕｓ，ｗｈｉｃｈ
ｏｎｌｙ ｍａｋｅｓ
ｔｏ
ｕｓｅ
ｏｆ
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｓｔ．Ａｎｄ
ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｎｄｓ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉｍａｇｅ ｅｎｌａｒｇｅｓ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｖｅｒｅｄ
。
圈１
多功能汽车ＧＰＲｓ防盗报警系统框架图
ｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉ０Ｉｌ
Ｔｈｅ眦Ｋｔｅｃｎ鹏ｏｆ
ａｕ啪∞Ｋｌｅ
ＧＰＲＳ
Ｔ耐ｔ—ａ萨ｉｒＩｓｔ
ａＩｌｄ
ａｌａ嘶ｓｙＳｔ锄
升级．系统共由５大部分组成： 中央控制模块、ＣＭｏＳ摄像模块、ＧＰＲＳ模块、ＬＣＤ显示模块以及ＣＡＮ总线模块． 在系统的软件设计上，该系统采用基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统（ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ２．４．２６）的模块化开发模 式，利用Ｌｉｎｕｘ系统的开源特性降低软件开发的难度、缩短软件开发的周期，同时可以有效地提高系统 的可靠性．