基于3G手機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，手機(jī)將成為信息社會(huì)的核心樞紐，隨時(shí)、隨地地進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控已成為需求。介紹了基于Micro2440開發(fā)板的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，前端視頻采集以ARM920t內(nèi)核的嵌入式微處理器S3C2440為硬件核心，以WinCE為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。傳輸系統(tǒng)采用中國聯(lián)通的WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用萬維網(wǎng)作為服務(wù)器，后端監(jiān)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)在Platform Builder中完成，應(yīng)用程序在EVC可視化開發(fā)環(huán)境中完成。通過實(shí)驗(yàn)，證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與合理：已在3G手機(jī)中顯示圖片，圖片清晰，性價(jià)比高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
關(guān)鍵詞：WCDMA；手機(jī)；ARM9；WinCE；視頻監(jiān)控

隨著3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展以及3G手機(jī)各項(xiàng)功能的增強(qiáng)，使得利用3G手機(jī)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的視頻監(jiān)控已成為可能。而嵌入式技術(shù)作為當(dāng)今IT業(yè)的熱門技術(shù)，各種嵌入式芯片如DSP，ARM，SOC等被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼、安防、交通信號(hào)采集、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域，可以預(yù)見未來便攜式多功能的個(gè)人醫(yī)療數(shù)字服務(wù)終端會(huì)像手機(jī)一樣普及，用戶可以隨時(shí)隨地地將自己重要的生理信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速地傳送到遠(yuǎn)程醫(yī)療中心或家庭護(hù)理專家處，從而得到醫(yī)生的專業(yè)建議和指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的應(yīng)用。文獻(xiàn)中的無線監(jiān)控系統(tǒng)也用到ARM9芯片和WinCE操作系統(tǒng)，但對(duì)軟件設(shè)計(jì)部分論述不清晰，文獻(xiàn)論述的基于ARM的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)只介紹了簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)和程序流程圖，沒有給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，文獻(xiàn)只給出了仿真圖，文獻(xiàn)論述的基于3G的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也只介紹了簡(jiǎn)單的系統(tǒng)框圖和應(yīng)用實(shí)例，并沒有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，文獻(xiàn)均采用ARM9內(nèi)核嵌入式芯片，且采用Linux操作系統(tǒng)，但是都沒有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，且主要論述的是Linux內(nèi)核編譯。本文設(shè)計(jì)一種基于ARM9芯片的3G手機(jī)嵌入式視頻采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)與參考文獻(xiàn)所論述的視頻采集系統(tǒng)相比，具有體積小、能耗低、更新維護(hù)方便、開發(fā)難度低等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)實(shí)物如圖1，鑒于系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性，本系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)原則，整個(gè)系統(tǒng)的視頻采集系統(tǒng)硬件由3個(gè)部分構(gòu)成。

1．1 微系統(tǒng)核心模塊
該模塊是由嵌入式微處理器S3C2440A，NANDFALSH接口電路、SDRAM接口電路和總線接口電路組成。S3C2440是三星公司基于ARM920T內(nèi)核的32位RISC微處理器芯片，為手持設(shè)備及一般類型的應(yīng)用提供低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。采用了新的總線架構(gòu)AMB-A，其內(nèi)核還實(shí)現(xiàn)了MMU，Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。另外其加強(qiáng)的ARM體系結(jié)構(gòu)MMU支持WinCE，Linux和EPOC32等操作系統(tǒng)，支持ARM調(diào)制體系結(jié)構(gòu)，支持從NAND FLAsH存儲(chǔ)器啟動(dòng)。而且，它還集成了豐富的片上功能，如LCD控制器、UART接口、USB主從接口、I2C接口、CAM IF單元等。
SDRAM雖掉電不能保存數(shù)據(jù)，但它有非常高的讀寫速度，故適合主程序的運(yùn)行。本系統(tǒng)采用2片32 MB型號(hào)為HY57V561620的芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成64 MB的SDRAM存儲(chǔ)器，該芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是4 Banks×4M×16 b，共4個(gè)Bank。NAND FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)采用三星公司的K9F1208U0M芯片，存儲(chǔ)容量為64M×8 b。核心模塊與外設(shè)控制模塊的接口連接由總線接口實(shí)現(xiàn)。
1．2 視頻采集模塊
該模塊采用Micro2440開發(fā)板自帶的CMOS攝像頭接口，直接使用友善之臂提供的CAM130攝像頭模塊，該模塊由一個(gè)130萬像素的CMOS圖像傳感器OV9650及其接口電路、電源電路組成。選擇CMOS傳感器是因?yàn)樗屑啥雀摺Ⅲw積小、功耗低、編程方便、易于控制、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且該類型的傳感器正向低噪聲和高靈敏度等方向發(fā)展，故CMOS傳感器是目前低像素圖像采集系統(tǒng)的最佳選擇。接口電路將圖像信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換和處理，傳送到處理器的CAM IF。微系統(tǒng)核心模塊通過I2C串行總線實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的控制。電源電路由電源轉(zhuǎn)換芯片AS1117為攝像頭提供1．8 V和2．8 V電壓，其中2．8 V電壓是通過可調(diào)壓芯片分壓得到(即為圖2中的VDD_CAM)。該模塊的供電電壓為3．3 V，與微系統(tǒng)核心模塊的供電電壓是一致的，無需另外單獨(dú)提供。