基于ARM的嵌入式远程无线视频监视系统及设计.doc
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1、基于ARM的嵌入式远程无线视频监视系统及设计在视频监控大家族中,有线视频监控占了大多数,但是有线监控存在很大的缺点。譬如,有效距离短、成本高,仅适用于小范围的区域监控,而对于一些特殊的监控场合,如油田采油现场、远程环境采样、灾害或突发事件现场等,由于监控点的分布范围比较广,难以架设线缆,因此有线视频监控受固有物理布线的限制无法实现。由此而生的无线远程技术,可以摆脱线缆的束缚,具有安装周期短、维护方便、扩容能力强等优点。同时随着计算机技术和通信技术的发展,将嵌入式系统技术、无线通信技术和基于TCPIP的Internet技术结合在一起的嵌入式远程无线视频监视系统已成为可能。无线监控和传统的监控方案
2、相比,具有以下三大优点:1、综合成本低,只需一次性投资,无须挖沟埋管,特别适合室外距离较远及已装修好的场合;在许多情况下,用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制,例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境,对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便,采用有线的施工周期将很长,甚至根本无法实现。这时,采用无线监控可以摆脱线缆的束缚,有安装周期短、维护方便、扩容能力强,迅速收回成本的优点。2、组网灵活,可扩展性好,即插即用,管理人员可以迅速将新的无线监控点加入到现有网络中,不需要为新建传输铺设网络、增加设备,轻而易举地实现远程无线监控。3、维护费用低,无线监控维护由网络提供商维护,前端设备是即插即用
3、、免维护系统。监控系统都有一个常规的模式,即“控制中心一监控终端”,由于监控终端对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。ARM微处理器是一款高速、高性能的嵌入式处理器,适合加入操作系统,完成代PIP协议,USB通信等复杂功能;速度快,存储空间大,适用于视频处理;具有很强的控制和事物调度能力,适用于那些既有数据处理又有大量事务需要处理的场合。由此,出现了一种基于ARM的监控终端设计方案。1 监控终端的硬件设计监控终端的硬件设计主要由3部分组成,1)由视频解码器和视频编码压缩器组成的视频采集处理模块;2)以ARM微处理器、存储器等组成的中央管理控制模块;3)以GPRS为主的无线传输模块
4、。监控终端的硬件结构框图如图1所示。1.1 视频采集处理模块视频采集处理模块主要由视频AD转换解码器SAA7111A和视频编码压缩器IME6400组成。SAA7111A是一种增强型视频输入处理器,它集AD转换与解码功能于一身。现场视频信息通过摄像头从SAA7111A的4个模拟输入端AI11、AI12、AI21、AI22的某一引脚引入。经AD转换后,产生的Y和UV信号经格式化后从VPO15:0引脚输出。SAA7111A的所有功能均是在I2C总线控制下完成的,嵌入式微处理器S3C2440通过I2C总线对SAA7111A内部的32个寄存器进行配置。SAA7111A内部功能原理如图2所示。IME644
5、00支持MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4 3种格式的视频压缩编码标准;其图像大小可以编程设定,最大尺寸可达2 048x2 048;码率支持固定和可变码率压缩,并且支持动态检测。IME6400将SAA7111A数字化后的视频数据送入到IME6400内部进行MPEG-4压缩编码,编码后的数据流经SDRAM进行缓存,然后流经1 KB的FIFO缓冲区用来满足编码数据的快速传递,当FIFO溢出时,其GPI00引脚将产生一个下降沿的中断通知主控芯片读取FIFO中的数据。S3C2440通过数据线与IME6400的主机接口相连并对其内部的一系列的寄存器进行设置,IME6400的内部功能框图如图3所示。
6、1.2 中央管理控制模块中央管理控制模块是以嵌入式ARM微处理器为核心,实现视频图像信号的采集与压缩管理、视频图像数据的收发,以及控制信号的解释执行等。该中央管理控制模块包括:电源和复位电路、系统时钟电路、Flash存储器接口电路、SDRAM接口电路、JTAG接口电路、串行接口电路等。1.3 无线传输模块无线传输模块采用GPRS Modem传输压缩后的视频图像数据,GPRS Modem中的MC55无线模块闱具有3频段,适用于欧洲和亚洲的频段:90 0,1 800和1 900 MHz,其3种频段的切换可由AT指令控制。MC55模块是系统的无线网络接口,具有GPRS class-10多时隙功能,c
7、lass-B操作模式,支持增强型AT命令集,模块自带TCPIP协议栈。嵌入式微处理器。S3C2440通过串口与GPRS Modem提供的串口相连,所有数据都通过串口实现交换。嵌入式微处理器S3C2440与GPRS Modem连接的电路原理图如图4所示。2 监控终端的软件设计监控终端的软件设计是基于嵌入式Linux操作系统的,其模块框图如图5所示。在监控系统中,安装一个系统平台可以更高效的控制设备,搭建的软件开发平台需要完成系统启动代码的设计、嵌入式Linux操作系统内核的移植以及设备驱动程序的开发等。Bootloader可以初始化设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的
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