基于ARM和CDMA的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2011-2-17,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,基于,ARM,和,CDMA,的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng),引言,1,嵌入式,Linux,系統(tǒng),2,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),3,硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),4,軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì),4.1,控制終端程序設(shè)計(jì),4.2,控制中心服務(wù)器程序設(shè)計(jì),結(jié)束語(yǔ),引言,CDMA,（碼分多址）網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋面廣，高效、低成本的特點(diǎn)，,CDMA,網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá),200kb/s,，這里開(kāi)發(fā)的嵌入式遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)就是充分利用,CDMA,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)而搭建的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，特別適合邊遠(yuǎn)偏僻或不具備常規(guī)網(wǎng)絡(luò)傳輸條件的地方使用，例如車(chē)載視頻系統(tǒng)、交通路口（車(chē)牌實(shí)時(shí)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(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗要求嚴(yán)格的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)處不在,從汽車(chē)、家用微波爐、,PDA,（個(gè)人數(shù)字助理）、電視機(jī)、到工控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、通信、儀器、儀表、汽車(chē)、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類(lèi)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(gè)桌面系統(tǒng)，其最大的特點(diǎn)是操作系統(tǒng)源代碼公開(kāi)并且遵循,GPL,協(xié)議，其內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計(jì)，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(nèi)核的,CPU-S3C2410,，其內(nèi)建有,MMU,（內(nèi)存管理單元），主頻可達(dá)到,203MHz,，運(yùn)行嵌入式,Linux2.4,系統(tǒng)正好如魚(yú)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(diǎn)，又充分利用了,Linux,系統(tǒng)的內(nèi)存、文件、線程管理功能，大大方便了程序的開(kāi)發(fā)和程序中多任務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)。,2,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)一般可分為實(shí)時(shí)和觸發(fā)模式兩種，可以根據(jù)具體的情況設(shè)計(jì)合適的方式，如果采用實(shí)時(shí)，將占用較多網(wǎng)絡(luò)資源，成本相對(duì)較高，采用觸發(fā)模式的運(yùn)行成本較低，這里采用觸發(fā)模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖,1,。,當(dāng)遇異常情況后，觸發(fā)終端拍攝圖片，同時(shí)其內(nèi)部的嵌入式模塊和,CDMA,模塊協(xié)同運(yùn)作，完成,Internet,的接入（包括撥號(hào)、,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(jī)，或發(fā)送給指定的,E-mail,地址，中心主機(jī)登錄到,Internet,上后運(yùn)行服務(wù)器端軟件就可以瀏覽由點(diǎn)發(fā)來(lái)的圖片。,3,硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),要能夠正確運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)，硬件方面至少應(yīng)該包括,CPU,、內(nèi)存和固態(tài)存儲(chǔ)器、系統(tǒng)內(nèi)部以及外設(shè)接口。,SAMSUNG,公司的,S3C2410 CPU,具有,3,個(gè),UART,、,1,個(gè),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?xún)r(jià)比極高，是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇。,由于剪裁后的,Linux,系統(tǒng)所占得存儲(chǔ)空間非常小（只有幾,MB,），我們選擇,Nor Flash,作為固體存儲(chǔ)器，型號(hào)是,E28F128J3A150,，容量為,16MB,，通過(guò),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(kāi)辟了一個(gè),jffs2,文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置文件。,64MB,的,SDRAM,為,2,片,K4S561632C,，通過(guò),32,位數(shù)據(jù)與,CPU,交換數(shù)據(jù)。,通過(guò),MAX3232C,電平轉(zhuǎn)換芯片和,RTL8019,網(wǎng)絡(luò)芯片轉(zhuǎn)換成一個(gè),RS-232,接口和一個(gè)以太網(wǎng)接口，用串口線和以太網(wǎng)網(wǎng)線與,PC,機(jī)相連，組成可以交叉編譯的開(kāi)發(fā)環(huán)境。,通過(guò),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(guò),CPU,上集成的,UART,接口直接與,CDMA Modem,模塊相連接，選用價(jià)格適中的,AnyData,公司的,DTGS-800 CDMA,模塊。,4,軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì),4.1,控制終端程序設(shè)計(jì),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(shí)現(xiàn)都基于,Linux,操作系統(tǒng)完成，,Linux,本身作為一個(gè)桌面系統(tǒng)，進(jìn)入嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域時(shí)，需要解決的問(wèn)題主要包括硬件支持、提供二次開(kāi)發(fā)的環(huán)境以及小型化（裁減內(nèi)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(nèi)核盡可能小，作為一個(gè)操作系統(tǒng)，,Linux,內(nèi)核主要負(fù)責(zé)程序的管理與調(diào)度、內(nèi)存的管理及對(duì)外設(shè)的驅(qū)動(dòng)和管理等，由于,Linux,內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計(jì)，很多模塊可以獨(dú)立地加載或卸載，所以小型化就是對(duì),Linux,內(nèi)核重新編譯，在編譯時(shí)仔細(xì)地選擇嵌入式設(shè)備所需要的功能模塊，同時(shí)刪除不需要的功能，這里只需要串口驅(qū)動(dòng)、,USB,攝像頭接口驅(qū)動(dòng)（包含,USB Host,，,USB Core,和,USB Device,）還有撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，還要支持,PPP,、,TCP/IP,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其他都可以刪除掉，使系統(tǒng)運(yùn)行所需要的內(nèi)核顯著減小至,1Mb,以?xún)?nèi)。,具體程序設(shè)計(jì)包括,Bootloader,啟動(dòng),代碼、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（,USB,攝像頭接口驅(qū)動(dòng)程序、串口驅(qū)動(dòng)程序）、撥號(hào)、,PPP,及,TCP/IP,協(xié)議處理，監(jiān)控接收轉(zhuǎn)發(fā)控制程序等。,a,）系統(tǒng)加電后復(fù)位。,b,）,Bootloader,初始化,CPU,、,SDRAM,、分配地址空間等。,c,）,Bootloader,把,Linux,內(nèi)核的壓縮文件解壓到,SDRAM,中，同時(shí)把控制權(quán)從,Bootloader,移交到,Linux,。,Linux,的內(nèi)核有兩種運(yùn)行方式可供選擇?？梢栽?Flash,存儲(chǔ)器上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。,Flash,存儲(chǔ)器運(yùn)行方式就是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫(xiě)到,Flash,存儲(chǔ)器上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從,Flash,存儲(chǔ)器的某個(gè)地址開(kāi)始運(yùn)行內(nèi)核，進(jìn)入,SDRAM,繼續(xù)運(yùn)行，這種做法能減少內(nèi)存需要，實(shí)際上很多嵌入式系統(tǒng)都采用這種方法，內(nèi)存加載方式把內(nèi)核的壓縮文件存放在,Flash,存儲(chǔ)器上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)讀取壓縮文件并在內(nèi)存中解壓，然后開(kāi)始執(zhí)行，這種方式相對(duì)較復(fù)雜，但運(yùn)行速度更快，我們采用的就是這種方式。,d,）開(kāi)始執(zhí)行,SDRAM,中的代碼，,Linux,內(nèi)核初始化，完成堆棧，中斷的分配等。,e,）加載串口驅(qū)動(dòng)模塊和,USB,攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊，完成串口和,USB,口的初始化。,f,）運(yùn)行,PPP,撥號(hào)程序，通過(guò),CDMA,網(wǎng)絡(luò)與,Internet,進(jìn)行連接，在,Linux,下的,PPP,包是專(zhuān)門(mén)為解決,Modem,撥號(hào)上網(wǎng)問(wèn)題而編寫(xiě)的，并且是公開(kāi)源代碼的，,PPP,撥號(hào)腳本程序主要是通過(guò)調(diào)用,pppd,和,chat,這兩個(gè)應(yīng)用程序，并通過(guò),AT,指令實(shí)現(xiàn)對(duì),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(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，他是為某一專(zhuān)門(mén)的用途而設(shè)計(jì)的。運(yùn)行不同的用戶應(yīng)用程序，就可以實(shí)現(xiàn)用戶要求的不同功能，生動(dòng)地體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的靈活性。,我們運(yùn)行的用戶程序是一個(gè)無(wú)限循環(huán)的過(guò)程，控制終端在不斷等待拍照請(qǐng)求，通過(guò)比較識(shí)別認(rèn)為有請(qǐng)求后，,CPU,通過(guò),USB,攝像頭驅(qū)動(dòng)控制攝像頭拍照，同時(shí)接收?qǐng)D片并發(fā)送控制中心，或通過(guò),SMTP,協(xié)議，發(fā)送到指定的,Email,地址，完成一次請(qǐng)求。,4.2,控制中心服務(wù)器程序設(shè)計(jì),服務(wù)器端軟件實(shí)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(guò)來(lái)的監(jiān)控圖片，控制中心主機(jī)通過(guò)撥號(hào)、帶寬上網(wǎng)等方式登錄到,Internet,上，注意必須申請(qǐng)一個(gè)靜態(tài),IP,地址，使主機(jī)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(jī)登錄,Internet,后，即可運(yùn)行服務(wù)器端軟件，服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)主要包括網(wǎng)絡(luò)通信、接收?qǐng)D片、保存圖片、即時(shí)重顯圖片和察看圖片，用戶通過(guò)此軟件可以方便地瀏覽由控制終端發(fā)來(lái)的圖片。,另一種方案是不設(shè)置控制中心服務(wù)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(chǔ)空間即可，運(yùn)行成本很低，但可靠性差。,5,結(jié)束語(yǔ),利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與,IT,技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)行革新，是市場(chǎng)的需要，在這個(gè)過(guò)程中，嵌入式系統(tǒng)因其體積小、處理能力強(qiáng)、支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能，無(wú)疑扮演了重要角色。,來(lái)源：中國(guó),IT,實(shí)驗(yàn)室 責(zé)編：,coco,