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無線網絡技術在近一兩年開始全面普及，無論是在家庭用戶還是企業用戶中，我們都能看到無線技術的影子。 認識無線監控，相信大家對有線監控系統比較了解，有線監控系統主要由網絡攝像機、云臺、視頻服務器、監控終端等設備組成。而無線監控系統所需要的設備則比較簡單，它只需要無線網絡攝像機、無線AP、監控終端等設備組成，如果需要遠距離無線監控，還要增加戶外無線網橋等設備。 在此提出一種基于嵌入式Windows CE5.O的無線視頻監控系統。解決了傳統視頻監控系統成本高、體積大、傳輸距離有限、功耗大、安裝不方便等問題。該系統的設計將為無線視頻監控提供一種新的思路、方法和技術路線;在安防、遠程教育、遠程視頻會議、醫療系統等無線視頻領域具有廣闊的應用前景。 Windows CE作業系統是Windows家族中最新的成員，專門設計給掌上型電腦(HPCs)所使用的電腦環境。這樣的作業系統可使完整的可攜式技術與現有的Windows桌面技術整合工作。 Windows CE 被設計成針對小型設備(它是典型的擁有有限內存的無磁盤系統)的通用操作系統， Windows CE 可以通過設計一層位于內核和硬件之間代碼來用設定硬件平臺，這即是眾所周知的硬件抽象層(HAL)(在以前解釋時，這被稱為 OEMC (原始設備制造)適應層，即 OAL; 內核壓縮層，即 KAL. 以免與微軟的 Windows NT 操作系統 HAL 混淆)。 1 系統的整體硬件框圖介紹 基于嵌入式WinCE5.0的無線監控系統的硬件系統主要由嵌入式終端和服務器端的PC機組成。嵌入式終端平臺的微處理器選擇的是基于ARM9T20內核的S3C2440，S3C2440有豐富的接口，其中攝像頭接口與CMOS的攝像頭相連，串口與GPRS發射模塊相連;服務器端主要是1臺PC機和GPRS接收模塊。整個框圖如1所示。 系統首先通過S3C2440微處理器控制CMOS攝像頭采集圖像數據，經過壓縮編碼后，再通過GPRS無線發射模塊將壓縮后的數據發射出去，在服務器端的PC機通過GPRS接收模塊接收數據，并通過相應的應用程序，對視頻數據進行解碼，并通過屏幕顯示出來。其中包含有S3C2440微處理器的嵌入式終端平臺的核心控制板如圖2所示。 2 系統的擴展接口設計 2.1 攝像頭接口設計 攝像頭(CAMERA)又稱為電腦相機，電腦眼等，是一種視頻輸入設備，被廣泛的運用于視頻會議，遠程醫療及實時監控等方面。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網絡進行有影像、有聲音的交談和溝通。另外，人們還可以將其用于當前各種流行的數碼影像，影音處理。 攝像頭中用的圖像采集芯片為OV9650圖像傳感器，該圖像傳感器具有10位的數據接口和標準的SCCB接口，采用CSP一28封裝，體積小。 該芯片支持RGB(4：2：2)，YUV(4：2：2)，YCrCb(4：2：2)三種數據輸出格式，內置138個設備控制寄存器，地址分別從Ox00～Ox8A，通過SCCB接口可以方便地設置傳感器視窗大小、增益、白平衡校正、曝光控制、飽和度、色調等參數。包含有圖像傳感器OV9650攝像頭模塊如圖3所示。 S3C2440有一個專用的攝像頭接口，CPU可以直接和CMOS圖像傳感器連接，當0V9650輸出數據格式為8位的YUV時，要用到數據線D2～D9(D9為MSB位，D2為LSB位);當輸出的數據格式為10位RGB，用數據線D0～D9(D9為MSB位，D0為LSB位)，該系統用YUV格式。該攝像頭模塊與S3C2440的Camera接口連接，其電路圖分別如圖4～圖6所示。 其中用到了TI公司的電平轉換芯片74LVC4245，是一種雙電源的電平移位器，電平移位在其內部進行。5 V端用5 V電源作為VDD_CAM，而3.3 V端則用3.3 V作為VCC33。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿電源幅值。 2.2 GPRS模塊的接口設計 通用分組無線服務技術(General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包(Packet)式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps. S3C2440有3個UART通道，利用其中一個通道設計串口，使其與GPRS模塊連接，由于S3C2440自帶的UART控制器，使得硬件開發和軟件設計都比較簡單。但RS 232標準所定義的高、低電平信號，與一般的微控制器系統的電路所定義的高、低電平信號完全不同，如S3C2440系統的標準邏輯“1”對應電平2～3 V，標準邏輯“O”對應0～4 V電平。顯然，與RS 232標準所述的電平信號完全不同。兩者之間要進行通信，必須經過信號電平的轉換，目前常使用的電平轉換芯片有MAX232，MAX3221和MAX324.3，具體設計電路如圖7和圖8所示。 3 操作系統平臺的定制 Windows CE是高度模塊化的嵌入式操作系統，正因為如此，用戶為了滿足特定的要求而對操作系統進行定制，如果為自己的嵌入式設備定制Windows CE操作系統，則須進行創建、構建、運行和發布OS等一系列操作。在無線視頻監控系統中，根據功能要求，利用Platform Builder5.0定制系統的流程如下： (1)導入BSP開發包。由于用的是三星公司的基于ARM920T核的S3C2440，所以在BSP包中找到SMDK2440文件下的SMDK2440.CEC文件將其導入。打開“Platform Builder5.0”，選擇“File”菜單下的 “Manage Catalog Features”，如圖9所示。在彈出的對 話框中單擊“Import”，瀏覽到SMDK2440文件下的 smdk2440.cec文件，將其導入。 (2)創建項目。根據WinCE無線監控系統的要求，在定制系統的過程中選擇合適的組件來實現。其中包括的組件有：支持應用程序開發的MFC組件和支持網絡的相關組件等。 (3)編譯項目：點擊菜單“Build OS”→“Sysgen”開始編譯項目。 (4)下載運行時映像，調試成功后啟動。編譯成功后會在目WinCES00PBWorkspacestestlRelDirsmdk2 440_ARMV4I_Release下生成nk.bin和nk.nb0等文件，將nk.nb0下載到硬件平臺上運行。 4 驅動程序的開發 4.1 攝像頭驅動的開發 攝像頭驅動開發是設計中的一個難點，也是一個關鍵部分。由于攝像頭采集的視頻數據可以當作數據流來處理，所以對于攝像頭的驅動將采用流式接口的方法來開發。 (1)在Platform Builder中打開前面定制的操作系統工程，然后在新建一個WIN32 DLL項目，添加2個C++的源文件，即：camera.cpp和IIc.cpp，其中camer—a.cpp包含驅動的入口函數DLLMain();驅動的前綴為“CIS”，IIc.cpp包含通過ICC接口對攝像頭相關寄存器進行配置的函數。 (2)根據前面的硬件電路和OV9650芯片的工作時序，通過編寫流接口的CIS_Init函數實現OV9650初始化。主要包括以下3步：調用InterruptInitialize(SYSINTR_CAM，CameraEvent，NULL，0)函數通知系統注冊中斷;調用CreateEvent()函數創建一個CameraEvent事件;調用CreateThread()函數創建CameraThread線程。在Camera Capture Thread服務函數中調用WaitForSingleObject(CameraEvent，Dis—play Time)函數等待Camera Event事件的發生。此事件由與其關聯的SYSINTR_CAM中斷來觸發。此外還有其它流接口函數(CIS_IOControl等)也可以以類似的方法實現。 |
