全數位化的樓宇對講系統的製作方法
2023-05-16 11:28:36 1
專利名稱：全數位化的樓宇對講系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種智能社區技術領域的對講系統，具體地說，涉及的是一種全數字 化的樓宇對講系統。
背景技術：
隨著社會科技的進步和經濟的發展，住宅社區在滿足場所和空間要求的同時，建 立一個數位化，功能綜合化和網絡化的樓宇對講系統也逐漸體現在當今房產市場的需求當 中。傳統的樓宇對講系統主要是基於模擬信號的，存在著線材使用成本高，視頻信號 分布帶寬低，不利於遠距離傳輸信號等缺點。現在已經是數位化時代，基於網際網路技術、寬 帶技術的設計系統能夠很好地克服模擬缺點，實現功能的綜合化。目前晶片產業的飛速發 展使得一些功能更強大，運行速度更快的晶片的價格快速滑落。這些都為設計高性價比的 樓宇對講系統提供了一個很好的契機。如中國實用新型專利一種樓宇對講系統，申請號201020114118. 4，申請日 2010-02-05，該專利提供一種樓宇對講系統「包括單元主機和若干個層單元，每個層單元 包括樓層分配器、若干個層間分配器和若干個室內機，單元主機和樓層分配器連接在單元 控制總線，每一層的若干個層間分配器連接在樓層分支線，每個層間分配器連接有若干個 室內機，每個樓層分配器包括中央處理器，用於控制開關電路的狀態轉換；第一通訊電路， 用於將單元主機的狀態信令傳送給中央處理器；第二通訊電路，用於將室內機的狀態信令 傳送給中央處理器；開關電路，控制音頻視頻對話的通斷。」該專利所涉及的技術方案仍舊 沒有克服傳統模擬系統的不足。
發明內容
本發明的目的在於解決現有技術中的上述不足，提供一種全數位化的樓宇對講系 統，該系統具有集成度高，體積小等特點，解決傳統模擬系統的不足。為實現上述的目的，本發明所述的全數位化的樓宇對講系統，包括網絡適配器、交 換機、用戶室內機、管理中心機、對講系統、指紋識別傳感器、控制模塊，所述控制模塊連接 電控門控制電路、圖像處理模塊、指紋數據處理模塊以及音頻處理模塊，其中控制模塊通 過網絡適配器和交換機與用戶室內機、管理中心機組成一個LAN網絡，對講系統安裝在每 個梯道入口，用於呼叫各室內機或管理中心機；當業主欲進入梯道鐵門時，指紋識別傳感器 採集指紋通過指紋數據處理模塊處理後，進行身份識別，確認身份後控制模塊控制電控門 鎖自動開啟；來訪者通過該對講系統呼叫住戶，住戶通過室內機，對訪客進行音頻處理模 塊、圖像處理模塊處理辨認後，遙控開啟樓道門控鎖；另外管理中心機通過對講系統內置的 web伺服器進行系統參數查詢設置，如IP信息設置，系統復位，系統時鐘矯正等。所述指紋識別傳感器採用長春方圓公司出品的EFS310 -HB型指紋識別儀。所述控制模塊採用三星公司的S3C2440控制晶片，S3C2440是基於ARM9T的SOC晶片。所述ARM主控模塊由ARM控制器、FLASH、SDRAM及相關外圍電路組成。系統中ARM 控制器的主要作用是把從指紋識別儀讀取到的指紋特徵數據與存儲在資料庫中的指紋記 錄作比較，如果存在記錄則發出脈衝使電控門開鎖。同時實現接收和傳輸視頻及語音數據， 乙太網通信等功能。因此要選用具有較多的通用I/O 口和外圍資源豐富便於構建外圍電路 的晶片。FLASH選用AiC9LV160DB和^FU8J3A，分別存放bootloade引導代碼，系統源程 序和業主的指紋信息。SDRAM選用2片HY57V561620構成容量為64 MB高速動態隨機存儲
ο所述ARM主控模塊通過乙太網接口模塊連接網絡，所述太網接口模塊採用乙太網 控制器CS8900A。所述圖像處理模塊由圖像採集晶片、圖像壓縮晶片及相關外圍電路組成。系統採 用專用採集和壓縮晶片組成的硬體電路來實現圖像處理的功能，不採用軟體方式來實現， 是為了減輕控制器的負擔以便於乙太網傳輸圖像，並能獲得較好的數字壓縮圖像。所述圖像採集晶片採用Tectiwell公司的TW9903。所述圖像壓縮晶片採用WIS Technologies公司的G07007。所述音頻處理模塊實現了訪客與住戶之間的通話，訪客通過門控系統提供的按鍵 按下住戶號碼。對應的室內機即發出振鈴聲，同時將訪客圖像傳至室內機，提起手柄，即可 與訪客通話。音頻模塊由S3CM40的IIS音頻總線接口和UDA1341音頻編碼解碼器組成， S3C2440的ns總線時鐘信號SCK與UDA1341的BCK連接，欄位選擇連接於WS引腳。U-DA1341 提供兩個音頻通道，分別用於輸入和輸出，ns總線的音頻輸出IISSDO對應於UDA1341的音 頻輸入，ns總線的音頻輸入IISDI對應於UDA1341的輸出。本發明具有集成度高，體積小等特點，設計的樓宇對講系統集視頻，樓宇IP對講， web網頁管理等功能於一身，充分利用了當代微處理器的高速度，高集成度的特點，使產品 具有較高的性價比。在SOC晶片和Linux作業系統的基礎上，通過LAN網絡，實現了樓宇間 的IP對講，簡化了傳統樓宇對講系統的結構和布線。雖然通話時，語音有些延遲的現象，但 都在可接受範圍內。
圖1為本發明實施例中系統硬體結構框圖。圖2為本發明實施例中乙太網卡連接圖。圖3為本發明實施例中圖像處理模塊接線圖。圖4為本發明實施例中指紋數據處理模塊連接電路圖。圖5為本發明實施例中門控模塊流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步的解釋，但是以下的內容不 用於限定本發明的保護範圍。如圖1所示，本實施例提供一種全數位化的樓宇對講系統，包括網絡適配器、交換 機、用戶室內機、管理中心機、對講系統、指紋識別傳感器、控制模塊，所述控制模塊連接電
4控門控制電路、圖像處理模塊、指紋數據處理模塊以及音頻處理模塊，其中控制模塊通過 網絡適配器和交換機與用戶室內機、管理中心機組成一個LAN網絡，對講系統安裝在每個 梯道入口，用於呼叫各室內機或管理中心機；當業主欲進入梯道鐵門時，指紋識別傳感器 採集指紋通過指紋數據處理模塊處理後，進行身份識別，確認身份後控制模塊控制電控門 鎖自動開啟；來訪者通過該對講系統呼叫住戶，住戶通過室內機，對訪客進行音頻處理模 塊、圖像處理模塊處理辨認後，遙控開啟樓道門控鎖；另外管理中心機通過對講系統內置的 web伺服器進行系統參數查詢設置，如IP信息設置，系統復位，系統時鐘矯正等。本實施例中，系統主控晶片選擇三星公司的S3C2440。S3C2440是基於ARM9T的 SOC晶片，低功耗、高性能，非常適合嵌入式產品的開發。具有IXD控制器、3通道UART、4通 道DMA、IIC和SPI總線接口、130個通用I/O 口、2個USB主機接口和1個USB設備接口等 資源。基於S3C2440的這些資源，滿足整個系統對處理器的要求。本實施例中，指紋識別傳感器採用長春方圓公司出品的EFS310 -HB型指紋識別 儀。所有的身份識別都仰仗指紋識別儀的識別準確度，不然就會出現身份識別出錯的現象。 本識別儀解析度700x500DPI ；採集方式為平面滾動；畸變小雨1%。圖像採集精確清晰。連 接方式為USB，可與ARM通過USB接口直接連接。本實施例中，ARM主控模塊由ARM控制器、FLASH、SDRAM及相關外圍電路組成。系 統中ARM控制器的主要作用是把從指紋識別儀讀取到的指紋特徵數據與存儲在資料庫中 的指紋記錄作比較，如果存在記錄則發出脈衝使電控門開鎖。同時實現接收和傳輸視頻及 語音數據，乙太網通信等功能。因此要選用具有較多的通用I/O 口和外圍資源豐富便於構 建外圍電路的晶片。FLASH選用AiC9LV160DB和^FU8J3A，分別存放bootloade引導代碼， 系統源程序和業主的指紋信息。SDRAM選用2片HY57V561620構成容量為64 MB高速動態 隨機存儲器。本實施例中，由於S3C2440控制器本身並沒有帶乙太網控制器，可通過擴展網 絡接口的模式設計一個乙太網接口電路。系統採用性能優良的乙太網控制器CS8900A。 CS8900A是CIRUSL0GIC公司生產的16位乙太網控制器，晶片內嵌片內RAM，10BASE-T收 發濾波器，直接ISA總線接口。該晶片的突出特點是使用靈活，其物理層接口、數據傳輸模 式和工作模式等都能根據需要而動態調整，通過內部寄存器的設置來適應不同的應用環 境。電路連接如圖3所示。本實施例中，圖像處理模塊由圖像採集晶片、圖像壓縮晶片及相關外圍電路組成。 系統採用專用採集和壓縮晶片組成的硬體電路來實現圖像處理的功能，不採用軟體方式來 實現，是為了減輕控制器的負擔以便於乙太網傳輸圖像，並能獲得較好的數字壓縮圖像。圖 像採集晶片採用Tectwell公司的TW9903。TW9903內部帶有軟體控制的4選1的信號輸入 選擇器，可選擇由composite video sources禾口 S-video source組成的不同禾中類的輸入方 式，能自動識別輸入的模擬信號格式，可將解碼輸出的M bit RGB、8 bit或16 bit YUV數 字信號和VREF、HREF控制信號及PCLK時鐘信號直接輸入圖像壓縮晶片。S3CM40通過nc總線對TW9903進行初始化和控制。圖像壓縮晶片採用WIS Technologies公司的G07007。G07007採用MPEG4壓縮算法進行實時圖像壓縮，能隨 Internet用帶寬變化動態調整比特率和幀率，能夠輸出高質量的微軟視頻格式。具有視頻 輸入接口、SDRAM接口、調試接口、與控制器相連的USB，HPI輸出接口等。系統採用8 bitYUV 4:2:2的輸入格式和HPI輸出接口，採用ffl~48LC2M32的SDRAM作為外部緩衝區，使 S3C2440控制器通過HPI接口將初始化程序和數據傳給G07007，並讀走壓縮後的視頻數據。 圖像處理模塊接線如圖3所示。本實施例中，由於指紋識別儀是通過USB接口與S3C2440連接的，S3CM40自帶有 兩個USB主接口，所以只需擴展主控制器的USB接口即可。電路圖如圖4所示。本實施例中，音頻模塊實現了訪客與住戶之間的通話，訪客通過門控系統提供的 按鍵按下住戶號碼。對應的室內機即發出振鈴聲，同時將訪客圖像傳至室內機，提起手柄， 即可與訪客通話。音頻模塊由S3CM40的IIS音頻總線接口和UDA1341音頻編碼解碼器 組成，S3C2440的ns總線時鐘信號SCK與UDA1341的BCK連接，欄位選擇連接於WS引腳。 U-DA1341提供兩個音頻通道，分別用於輸入和輸出，ns總線的音頻輸出IISSDO對應於 UDA1341的音頻輸入，ns總線的音頻輸入IISDI對應於UDA1341的輸出。基於上述的硬體設計，本實施例系統軟體設計說明如下
系統軟體設計分為linux2. 6. 22內核，bootload引導程序，根文件系統的裁剪，編譯和 移植，硬體驅動的編寫和各業務模塊的功能實現三部分。前兩部分的開發設計有固定的模 式，一些嵌入式學習網站和基於S3C2440處理器的開發板的資料說明裡面均有比較詳細的 介紹，在這裡就不多說了。業務模塊由門控，IP對講和網絡管理三部分組成，Linux系統為 每個業務模塊建立一個進程，在系統啟動時由uut進程根據inittab的啟動列表創建。下 面主要說明各業務模塊的實現。1、門禁控制程序
門控部分負責指紋身份登記，識別和電控鎖開門。當fngerprint^tate這個狀態位 為1時門控模塊處於指紋身份識別狀態。指紋識別儀驅動程序發出中斷信號通知處理器 到指定緩衝區把指紋特徵數據取走。門控模塊將讀到的指紋特徵數據與指紋特徵資料庫 中的記錄做一對一的比對，當找到對應指紋記錄後則通知電控鎖開門，否則不予響應。當 fing-gerprint_state為0時門控模塊處於指紋身份登記狀態。門控模塊將讀到的數據存 入指紋特徵資料庫。fingerprintjtate由鍵盤模塊或網管設置。門控模塊流程圖如圖5 所示。2、IP對講子系統軟體實現
IP對講部分實現訪客與指令室內機的視頻和通話。當訪客輸入房號並按確認後，樓棟 控制終端機將與指令的室內機通過socket套接字建立連接。通過這個套接字就可以在兩 端進行視頻數據和語音數據的傳輸。圖像採集壓縮程序主要圍繞圖像採集晶片和圖像壓縮晶片設計來完成圖像的處 理和輸出，由圖像採集和圖像壓縮兩部分組成。圖像採集部分包括對圖像採集晶片的初始 化程序、寄存器控制程序和參數控制程序，通過控制圖像原始亮度、飽和度和對比度的輸出 來實現採集後數字圖像輸入到圖像壓縮晶片。圖像壓縮部分包括G07007的驅動程序和應 用程序。G07007驅動程序主要完成對晶片初始化、關閉、取數據和參數控制的功能。G07007 的應用程式主要是獲得壓縮後的數據，通過控制參數得到不同的數據流。IP語音傳輸控制採用IETF的會話初始化協議SIP。SIP協議是一種比較簡單的會 話初始化協議，主要用於建立啟動、維持和中止IP網上的雙方或多方的會話。話音壓縮編 碼也是語音傳輸中的一項重要技術，這裡運用了 ITUT定義的G. 7 編碼技術。最後是網絡傳輸部分了，網絡傳輸控制使用IP/UDP和RTP協議。這些技術的使用保證了 IP語音傳 輸的話音質量和實時性。在實現時我們採用線程方式進行設計，分別把語音傳輸的各個功 能塊設計成線程。除了用於語音傳輸總控程序之外，程序還用系統調用PthreacL create 創建了 4個支持線程。分別把各個功能塊設計成線程，分別用於接收並播放RTP分組、採樣 並發送RTP分組、接收並處理RTCP分組和產生並發送RTCP分組。3、網絡管理
網絡管理部分讓管理中心能通過web方式對IP信息，時鐘同步，設備復位等參數進行 設置和查詢。具體實現時在Linux系統中架設嵌入式伺服器thttpd，使用PHP編寫web信 息服務，相應的配置參數、程序版本等操作均通過PHP的web頁面完成。當前，知識經濟與高科技的發展和應用，使社會進入了資訊時代，智能樓宇建設 必將進一步提高信息化、數位化的程度，全數字多通道可視對講設備的開發和應用具有廣 闊的市場前景。
權利要求
1.一種全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於包括網絡適配器、交換機、用戶室內機、 管理中心機、對講系統、指紋識別傳感器、控制模塊，所述控制模塊連接電控門控制電路、圖 像處理模塊、指紋數據處理模塊以及音頻處理模塊，其中控制模塊通過網絡適配器和交換 機與用戶室內機、管理中心機組成一個LAN網絡，對講系統安裝在每個梯道入口，用於呼叫 各室內機或管理中心機；當業主欲進入梯道鐵門時，指紋識別傳感器採集指紋通過指紋數 據處理模塊處理後，進行身份識別，確認身份後控制模塊控制電控門鎖自動開啟；來訪者通 過該對講系統呼叫住戶，住戶通過室內機，對訪客進行音頻處理模塊、圖像處理模塊處理辨 認後，遙控開啟樓道門控鎖；另外管理中心機通過對講系統內置的web伺服器進行系統參 數查詢設置。
2.根據權利要求1所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述指紋識別傳感 器採用長春方圓公司出品的EFS310 -HB型指紋識別儀。
3.根據權利要求1所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述控制模塊採用 三星公司的S3C2440控制晶片，S3C2440是基於ARM9T的SOC晶片。
4.根據權利要求3所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述ARM主控模塊 由ARM控制器、FLASH、SDRAM及相關外圍電路組成；ARM控制器把從指紋識別儀讀取到的 指紋特徵數據與存儲在資料庫中的指紋記錄作比較，如果存在記錄則發出脈衝使電控門開 鎖，同時實現接收和傳輸視頻及語音數據，乙太網通信功能；所述FLASH選用AiC9LV160DB 和^FU8J3A，分別存放bootloade引導代碼，系統源程序和業主的指紋信息；SDRAM選用2 片HY57V561620構成容量為64 MB高速動態隨機存儲器。
5.根據權利要求4所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述ARM主控模塊 通過乙太網接口模塊連接網絡，所述太網接口模塊採用乙太網控制器CS8900A。
6.根據權利要求1所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述圖像處理模塊 由圖像採集晶片、圖像壓縮晶片及相關外圍電路組成；系統採用專用採集和壓縮晶片組成 的硬體電路來實現圖像處理的功能。
7.根據權利要求6所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述圖像採集晶片 採用Techwell公司的TW9903。
8.根據權利要求6所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述圖像壓縮晶片 採用 WIS Technologies 公司的 G07007。
9.根據權利要求1所述的全數位化的樓宇對講系統，其特徵在於所述音頻處理模 塊實現了訪客與住戶之間的通話，訪客通過門控系統提供的按鍵按下住戶號碼，對應的室 內機即發出振鈴聲，同時將訪客圖像傳至室內機，提起手柄，即可與訪客通話；音頻模塊由 S3C2440的IIS音頻總線接口和UDA1341音頻編碼解碼器組成，S3C2440的ns總線時鐘信 號SCK與UDA1341的BCK連接，欄位選擇連接於WS引腳，U-DA1341提供兩個音頻通道，分 別用於輸入和輸出，ns總線的音頻輸出IISSDO對應於UDA1341的音頻輸入，ns總線的音頻 輸入IISDI對應於UDA1341的輸出。
全文摘要
本發明公開一種全數位化的樓宇對講系統，其中控制模塊通過網絡適配器和交換機與用戶室內機、管理中心機組成一個LAN網絡，對講系統安裝在每個梯道入口，用於呼叫各室內機或管理中心機；當業主欲進入梯道鐵門時，指紋識別傳感器採集指紋通過指紋數據處理模塊處理後，進行身份識別，確認身份後控制模塊控制電控門鎖自動開啟；來訪者通過該對講系統呼叫住戶，住戶通過室內機，對訪客進行音頻處理模塊、圖像處理模塊處理辨認後，遙控開啟樓道門控鎖；另外管理中心機通過對講系統內置的web伺服器進行系統參數查詢設置。該系統具有集成度高，體積小等特點，解決傳統模擬系統的不足。
文檔編號H04Q5/24GK102118657SQ20111006205
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者韓飛 申請人:韓飛