基于ARM和CDMA的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2011-2-17,#,單擊此處編輯母版標題樣式,基于,ARM,和,CDMA,的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng),引言,1,嵌入式,Linux,系統(tǒng),2,系統(tǒng)結構,3,硬件系統(tǒng)設計,4,軟件系統(tǒng)設計,4.1,控制終端程序設計,4.2,控制中心服務器程序設計,結束語,引言,CDMA,（碼分多址）網(wǎng)絡具有覆蓋面廣，高效、低成本的特點，,CDMA,網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸速率可達,200kb/s,，這里開發(fā)的嵌入式遠程視頻系統(tǒng)就是充分利用,CDMA,網(wǎng)絡技術和嵌入式系統(tǒng)的特點而搭建的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，特別適合邊遠偏僻或不具備常規(guī)網(wǎng)絡傳輸條件的地方使用，例如車載視頻系統(tǒng)、交通路口（車牌實時監(jiān)視）及城市路燈的等。,1,嵌入式,Linux,系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗要求嚴格的專用計算機系統(tǒng)，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在,從汽車、家用微波爐、,PDA,（個人數(shù)字助理）、電視機、到工控生產(chǎn)現(xiàn)場、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品方面，都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影。,Linux,本身作為一個桌面系統(tǒng)，其最大的特點是操作系統(tǒng)源代碼公開并且遵循,GPL,協(xié)議，其內核采用模塊化的設計，易于裁減，特別適合嵌入式系統(tǒng)的小型化要求，在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)了半壁江山。,本系統(tǒng)選用的處理器是,SAMSUNG,公司的一款中高端,arm9,內核的,CPU-S3C2410,，其內建有,MMU,（內存管理單元），主頻可達到,203MHz,，運行嵌入式,Linux2.4,系統(tǒng)正好如魚得水，不但保持了嵌入式系統(tǒng)小型化、低功耗、易攜帶的特點，又充分利用了,Linux,系統(tǒng)的內存、文件、線程管理功能，大大方便了程序的開發(fā)和程序中多任務功能的實現(xiàn)。,2,系統(tǒng)結構,系統(tǒng)一般可分為實時和觸發(fā)模式兩種，可以根據(jù)具體的情況設計合適的方式，如果采用實時，將占用較多網(wǎng)絡資源，成本相對較高，采用觸發(fā)模式的運行成本較低，這里采用觸發(fā)模式，系統(tǒng)結構見圖,1,。,當遇異常情況后，觸發(fā)終端拍攝圖片，同時其內部的嵌入式模塊和,CDMA,模塊協(xié)同運作，完成,Internet,的接入（包括撥號、,PPP,和,CTP/IP,協(xié)議的處理等），并把拍攝到的圖片數(shù)據(jù)經(jīng)打包后發(fā)送給中心主機，或發(fā)送給指定的,E-mail,地址，中心主機登錄到,Internet,上后運行服務器端軟件就可以瀏覽由點發(fā)來的圖片。,3,硬件系統(tǒng)設計,要能夠正確運行一個操作系統(tǒng)，硬件方面至少應該包括,CPU,、內存和固態(tài)存儲器、系統(tǒng)內部以及外設接口。,SAMSUNG,公司的,S3C2410 CPU,具有,3,個,UART,、,1,個,RTC,和觸摸屏接口，還具有,I2C,、,USB Host,、,USB Device,等接口，充分滿足了系統(tǒng)的需要，而且性價比極高，是一個很不錯的選擇。,由于剪裁后的,Linux,系統(tǒng)所占得存儲空間非常小（只有幾,MB,），我們選擇,Nor Flash,作為固體存儲器，型號是,E28F128J3A150,，容量為,16MB,，通過,16,位數(shù)據(jù)與,CPU,交換數(shù)據(jù)，并利用其上端,8MB,空間（,00800000H-00ffffffH,）開辟了一個,jffs2,文件存儲系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)的配置文件。,64MB,的,SDRAM,為,2,片,K4S561632C,，通過,32,位數(shù)據(jù)與,CPU,交換數(shù)據(jù)。,通過,MAX3232C,電平轉換芯片和,RTL8019,網(wǎng)絡芯片轉換成一個,RS-232,接口和一個以太網(wǎng)接口，用串口線和以太網(wǎng)網(wǎng)線與,PC,機相連，組成可以交叉編譯的開發(fā)環(huán)境。,通過,CPU,上集成的,USB Host,接口直接與,USB,攝像頭連接，考慮到監(jiān)控與控制模塊接口的要求，選用,USB1.1,接口的紅外線攝像頭。,通過,CPU,上集成的,UART,接口直接與,CDMA Modem,模塊相連接，選用價格適中的,AnyData,公司的,DTGS-800 CDMA,模塊。,4,軟件系統(tǒng)設計,4.1,控制終端程序設計,控制終端軟件的核心是嵌入式,Linux,操作系統(tǒng)，一切功能的實現(xiàn)都基于,Linux,操作系統(tǒng)完成，,Linux,本身作為一個桌面系統(tǒng)，進入嵌入式操作系統(tǒng)領域時，需要解決的問題主要包括硬件支持、提供二次開發(fā)的環(huán)境以及小型化（裁減內核）等，小型化的目的是在滿足操作系統(tǒng)基本功能和用戶特定需要的情況下，使內核盡可能小，作為一個操作系統(tǒng)，,Linux,內核主要負責程序的管理與調度、內存的管理及對外設的驅動和管理等，由于,Linux,內核采用模塊化的設計，很多模塊可以獨立地加載或卸載，所以小型化就是對,Linux,內核重新編譯，在編譯時仔細地選擇嵌入式設備所需要的功能模塊，同時刪除不需要的功能，這里只需要串口驅動、,USB,攝像頭接口驅動（包含,USB Host,，,USB Core,和,USB Device,）還有撥號網(wǎng)絡應用，還要支持,PPP,、,TCP/IP,網(wǎng)絡協(xié)議，其他都可以刪除掉，使系統(tǒng)運行所需要的內核顯著減小至,1Mb,以內。,具體程序設計包括,Bootloader,啟動,代碼、設備驅動程序（,USB,攝像頭接口驅動程序、串口驅動程序）、撥號、,PPP,及,TCP/IP,協(xié)議處理，監(jiān)控接收轉發(fā)控制程序等。,a,）系統(tǒng)加電后復位。,b,）,Bootloader,初始化,CPU,、,SDRAM,、分配地址空間等。,c,）,Bootloader,把,Linux,內核的壓縮文件解壓到,SDRAM,中，同時把控制權從,Bootloader,移交到,Linux,。,Linux,的內核有兩種運行方式可供選擇。可以在,Flash,存儲器上直接運行，也可以加載到內存中運行。,Flash,存儲器運行方式就是把內核的可執(zhí)行映像燒寫到,Flash,存儲器上，系統(tǒng)啟動時從,Flash,存儲器的某個地址開始運行內核，進入,SDRAM,繼續(xù)運行，這種做法能減少內存需要，實際上很多嵌入式系統(tǒng)都采用這種方法，內存加載方式把內核的壓縮文件存放在,Flash,存儲器上，系統(tǒng)啟動時自動讀取壓縮文件并在內存中解壓，然后開始執(zhí)行，這種方式相對較復雜，但運行速度更快，我們采用的就是這種方式。,d,）開始執(zhí)行,SDRAM,中的代碼，,Linux,內核初始化，完成堆棧，中斷的分配等。,e,）加載串口驅動模塊和,USB,攝像頭驅動模塊，完成串口和,USB,口的初始化。,f,）運行,PPP,撥號程序，通過,CDMA,網(wǎng)絡與,Internet,進行連接，在,Linux,下的,PPP,包是專門為解決,Modem,撥號上網(wǎng)問題而編寫的，并且是公開源代碼的，,PPP,撥號腳本程序主要是通過調用,pppd,和,chat,這兩個應用程序，并通過,AT,指令實現(xiàn)對,Modem,的操作。,至此，已經(jīng)建立了從圖像采集到圖像傳輸?shù)耐暾那度胧奖O(jiān)控系統(tǒng)，但是，作為一個嵌入式操作系統(tǒng)，他是為某一專門的用途而設計的。運行不同的用戶應用程序，就可以實現(xiàn)用戶要求的不同功能，生動地體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的靈活性。,我們運行的用戶程序是一個無限循環(huán)的過程，控制終端在不斷等待拍照請求，通過比較識別認為有請求后，,CPU,通過,USB,攝像頭驅動控制攝像頭拍照，同時接收圖片并發(fā)送控制中心，或通過,SMTP,協(xié)議，發(fā)送到指定的,Email,地址，完成一次請求。,4.2,控制中心服務器程序設計,服務器端軟件實現(xiàn)的主要功能是接收、保存和重顯由嵌入式終端發(fā)送過來的監(jiān)控圖片，控制中心主機通過撥號、帶寬上網(wǎng)等方式登錄到,Internet,上，注意必須申請一個靜態(tài),IP,地址，使主機每次登錄到,Internet,所獲得的,IP,地址（互聯(lián)網(wǎng),IP,地址）不變，主機登錄,Internet,后，即可運行服務器端軟件，服務器端程序設計主要包括網(wǎng)絡通信、接收圖片、保存圖片、即時重顯圖片和察看圖片，用戶通過此軟件可以方便地瀏覽由控制終端發(fā)來的圖片。,另一種方案是不設置控制中心服務器，控制終端抓怕到的圖片直接發(fā)送到指定的,Email,地址，這種方案容易管理，只需定期查收,Email,，清除,Email,存儲空間即可，運行成本很低，但可靠性差。,5,結束語,利用無線網(wǎng)絡與,IT,技術對傳統(tǒng)監(jiān)控領域進行革新，是市場的需要，在這個過程中，嵌入式系統(tǒng)因其體積小、處理能力強、支持網(wǎng)絡服務等功能，無疑扮演了重要角色。,來源：中國,IT,實驗室 責編：,coco,