基于MTK軟硬件平臺(tái)在安防和生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們?cè)谧非笫孢m居住環(huán)境的同時(shí)，還對(duì)自家住所的安全有了更進(jìn)一步的要求。當(dāng)主人外出時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)作為安防設(shè)施中的重要組成部分起到越來(lái)越重要的作用。在本文所介紹的方案中，在具有成熟軟件系統(tǒng)的MTK平臺(tái)的基礎(chǔ)上，在MTK芯片的GPIO口掛載傳感器和喇叭，組成一套具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高、耗電量小、遇到異常后能自動(dòng)報(bào)警等功能的防盜監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用MTK系統(tǒng)中現(xiàn)有的資源，研發(fā)周期短，在用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、價(jià)格、自防御等方面的要求越來(lái)越高的情況下，將目前主要作為手機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的MTK系統(tǒng)引入到安防等領(lǐng)域。

1 MTK系統(tǒng)介紹

1.1 MTK硬件平臺(tái)

MTK是聯(lián)發(fā)科技股份有限公司的簡(jiǎn)稱，全稱為MediaTek。MTK手機(jī)系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)手機(jī)設(shè)計(jì)、制造商使用的最多的一個(gè)完整的手機(jī)產(chǎn)品解決方案，其高性價(jià)比和可二次開(kāi)發(fā)的特性倍受手機(jī)制造商的青睞。本方案選擇MT6225為核心芯片，它內(nèi)部集成了ARM7核和DSP核，通過(guò)MT6225的GPIO(General Purpose Input Output，通用輸入輸出口）可進(jìn)行外部設(shè)備的擴(kuò)展。MTK6225憑借優(yōu)越的無(wú)線通信特性和成熟的軟硬件系統(tǒng)，成為目前使用最廣泛、最穩(wěn)定、最成熟的手機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

1.2 MTK軟件系統(tǒng)

MTK提供了一整套功能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠的軟件平臺(tái)，熟悉并熟練地應(yīng)用其用C語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件系統(tǒng)，便能利用MTK軟件系統(tǒng)可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的特性，將MTK平臺(tái)應(yīng)用于除手機(jī)開(kāi)發(fā)以外的安防、生產(chǎn)等領(lǐng)域。

1.2.1 MTK操作系統(tǒng)

MTK采用Nucleus實(shí)時(shí)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)，在其上有一個(gè)KAL(Kernel Abstraction Layer)OS層。它作為MTK軟件和Nucleus操作系統(tǒng)的接口層，主要為任務(wù)提供各種系統(tǒng)服務(wù)（如定時(shí)器、隊(duì)列、內(nèi)存管理和事件等）。

1.2.2 基本軟件構(gòu)架

Nucleus操作系統(tǒng)的上面是整個(gè)MTK系統(tǒng)的軟件構(gòu)架，它主要由RMI(Remote MMI)、MMI(Man Machine Interface)、L4(Layer 4)、Drivers和PS/L1(Protocol Stack/Layer 1)幾部分構(gòu)成。MTK軟件構(gòu)架用到了層的概念，它將各功能模塊分為不同的層，每個(gè)層具有各自的功能特性。MMI作為MTK系統(tǒng)可二次開(kāi)發(fā)的核心部分， FrameWork (框架層)、MMI和L4層的通信、Application (應(yīng)用層)、UI Layer (UI層)這4個(gè)主要部分組成了MMI的整體構(gòu)架。

2 系統(tǒng)方案的功能描述和整體框架

將傳感器掛載在MTK系統(tǒng)的核心芯片MT6225的GPIO口上，通過(guò)定時(shí)查詢GPIO口的狀態(tài)來(lái)檢測(cè)傳感器的輸出信號(hào)。一旦MTK系統(tǒng)檢測(cè)到傳感器輸出信號(hào)，MTK平臺(tái)在啟動(dòng)錄像程序錄制視頻，并驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出刺耳的聲音，在驅(qū)逐小偷和進(jìn)行報(bào)警的同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)短信的方式發(fā)送信號(hào)給主人。通過(guò)MTK平臺(tái)拍攝并存儲(chǔ)在MTK系統(tǒng)的存儲(chǔ)卡中的視頻，就可以很方便地找到有力的證據(jù)?；贛TK平臺(tái)的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

圖1 基于MTK平臺(tái)的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架

3 傳感器和喇叭

3.1 傳感器

傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出器件或裝置，其本質(zhì)是非電系統(tǒng)與電系統(tǒng)之間的接口。作為為防盜設(shè)備提供信息的傳感器，應(yīng)選擇物理型傳感器中具有壓電效應(yīng)的壓電式傳感器，將其安裝在家庭的大門、窗戶等地方，當(dāng)有盜賊進(jìn)入時(shí)傳感器將壓力、機(jī)械沖擊和振動(dòng)等物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

3.2 喇叭

喇叭又名揚(yáng)聲器，是將電能轉(zhuǎn)換成聲音的轉(zhuǎn)換設(shè)備，當(dāng)不同的電子能量傳至線圈時(shí)，線圈產(chǎn)生一種能量與磁鐵的磁場(chǎng)互動(dòng)，這種互動(dòng)會(huì)造成紙盤振動(dòng)。因?yàn)殡娮幽芰侩S時(shí)變化，喇叭的線圈會(huì)往前或往后運(yùn)動(dòng)，因此喇叭的紙盤就會(huì)跟著運(yùn)動(dòng)，這些動(dòng)作使空氣的疏密程度產(chǎn)生變化從而產(chǎn)生聲音。

作為功率器件，只需在喇叭后面引出的兩個(gè)接頭對(duì)應(yīng)地接上正負(fù)極，只要電壓達(dá)到一定的量值，便能發(fā)出高分貝刺耳的聲音。本方案選擇喇叭作為驅(qū)逐盜賊和報(bào)警的裝置。將喇叭的正極接上電源，負(fù)極接到MTK平臺(tái)相應(yīng)的GPIO口，當(dāng)MTK平臺(tái)接收到傳感器產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)，MTK平臺(tái)便將該GPIO口拉低，此時(shí)就喇叭就可以正常工作了。

4 MTK定時(shí)器、錄像和短信功能

4.1 MTK定時(shí)器

定時(shí)器事件是在指定的時(shí)間或時(shí)間間隔內(nèi)反復(fù)觸發(fā)指定的事件，這個(gè)指定的事件是通過(guò)一個(gè)注冊(cè)的功能函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在MTK平臺(tái)中，操作定時(shí)器的具體流程如下：

① 在定義定時(shí)器ID的頭文件TimerEvents.h中的MMI_TIMER_IDS枚舉類型中定義一個(gè)自己的TimerID，實(shí)驗(yàn)中定義的ID為MY_TIMER_ID。

② 使用函數(shù)StartTimer(U16 TimerID,U16 delay,FuncPtr funcPtr)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，其中TimerID為時(shí)鐘ID，delay為時(shí)間間隔，funcPtr為該定時(shí)器事件的回調(diào)函數(shù)。StartTimer一經(jīng)執(zhí)行，當(dāng)達(dá)到時(shí)間間隔delay時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)通知執(zhí)行funcPtr。試驗(yàn)中啟動(dòng)定時(shí)器如下：

StartTimer(MY_TIMER_ID,1000,capture_and_send_message)

其中，1000為根據(jù)MT6225芯片的工作頻率而設(shè)定的定時(shí)掃描GPIO口的時(shí)間，在MT6225中1000即1 s的定時(shí)。函數(shù)capture_and_send_message為作者編寫(xiě)的錄像和發(fā)送信息給主人的函數(shù)。

③ 每當(dāng)退出程序時(shí)，通過(guò)調(diào)用StopTimer(U16 TimerID)來(lái)停止TimerID所對(duì)應(yīng)的定時(shí)器事件。實(shí)驗(yàn)中調(diào)用情況為StopTimer(MY_TIMER_ID)。

4.2 MTK錄像功能

作為手機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，MTK系統(tǒng)具有和普通手機(jī)一樣的功能，錄像作為目前手機(jī)多媒體功能的重要組成部分，利用該功能便能采集到需要的重要證據(jù)。MTK平臺(tái)接收到傳感器產(chǎn)生的信號(hào)后，啟動(dòng)定時(shí)器，只需要調(diào)用已初始化好的初始化函數(shù)和錄像的函數(shù)，便開(kāi)啟錄像的功能。

4.3 MTK短信功能

短信功能同樣作為MTK軟件系統(tǒng)中的重要組成部分，在該監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警的同時(shí)通過(guò)短信通知主人，不僅阻止了不利情況的進(jìn)一步發(fā)展，還能即時(shí)提交證據(jù)。MTK本身具有短信通信功能模塊，修改軟件系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置固定的號(hào)碼，發(fā)生異常情況時(shí)MTK系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)發(fā)送信息給該號(hào)碼。

5 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

通過(guò)給MTK芯片的GPIO0高電平模擬傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，將蜂鳴器的正極接MTK芯片的電源，負(fù)極接到GPIO43。MTK系統(tǒng)通過(guò)定時(shí)查詢的方式每隔1 s就檢查GPIO0的狀態(tài)。當(dāng)MTK系統(tǒng)檢查到GPIO0端口的狀態(tài)為高電平時(shí)，MTK系統(tǒng)停止查詢GPIO口，同時(shí)啟動(dòng)錄像程序，通過(guò)程序設(shè)置在錄像一定時(shí)間后停止錄像且將拍攝的視頻文件保存到MTK系統(tǒng)的本地存儲(chǔ)卡中，并在給 GPIO43低電平以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲的同時(shí)，發(fā)送信息通知主人。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案切實(shí)可行，具有良好的開(kāi)發(fā)前景。

結(jié)語(yǔ)

MTK系統(tǒng)提供現(xiàn)成的軟硬件平臺(tái)，將本屬于手機(jī)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的MTK系統(tǒng)引入安防和生產(chǎn)等領(lǐng)域并作為控制核心，既降低了開(kāi)發(fā)難度，又避免了監(jiān)控系統(tǒng)中常用的主控單元（如ARM、FPGA等）高昂的價(jià)格。MTK的更多功能開(kāi)發(fā)，還有待MTK工程師們將其應(yīng)用于除手機(jī)外的其他領(lǐng)域。