基于ARM的遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

隨著計算機、網(wǎng)絡、通信技術(shù)的發(fā)展，以及多媒體視頻技術(shù)的不斷完善，基于網(wǎng)絡的第三代遠程網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)取得了長足的發(fā)展。新一代的監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心。系統(tǒng)采用嵌入式多任務操作系統(tǒng)、高效的視頻壓縮芯片和功能強大的嵌入式處理器，將視頻壓縮和傳輸處理工作全部內(nèi)置到芯片上，前端攝像機送來的視頻信號數(shù)字化后經(jīng)過壓縮、打包等過程變成基本網(wǎng)絡協(xié)議的視頻流，通過網(wǎng)絡的傳輸，視頻流發(fā)送到接收端。視頻接收端可利用軟件進行解碼，在PC上進行顯示和處理。

系統(tǒng)硬件平臺

本系統(tǒng)是以PXA270為微處理器的ARM開發(fā)平臺組成。PXA270是一個32位處理器，可在312MHz、416MHz、520MHz和624MHz這4種不同的時鐘頻率下運行。用在高性能、低功耗、便攜、手持式的設備中。它加入了Intel Xscale技術(shù)，具有調(diào)節(jié)動態(tài)電壓和頻率以及完善的電源管理功能，提供了工業(yè)界領先的MIPS/mw性能。外接網(wǎng)卡接口與處理器直接連接，實現(xiàn)以太網(wǎng)通信，可利用TFTP協(xié)議對內(nèi)核和根文件系統(tǒng)的映像進行快速下載。有3個UART分別是標準、藍牙和全功能的UART，可以通過全功能UART與GPRS DTU相連接進行信號傳輸。3個USB接口，可以與USB攝像頭相連接進行圖像采集。USB攝像頭采用的是以OV511為芯片的網(wǎng)眼V2000攝像頭。

GPRS DTU是一款基于GPRS 網(wǎng)絡的無線數(shù)據(jù)傳輸終端設備，提供全透明數(shù)據(jù)通道，網(wǎng)絡覆蓋范圍廣能使用移動電話的地方就可以使用支持數(shù)據(jù)透明傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持備用數(shù)據(jù)中心，點對點互連功能，支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電3種工作方式，具有短信和電話喚醒功能，支持斷線自動重連功能。

系統(tǒng)總體設計

整個監(jiān)控系統(tǒng)主要是由ARM、GPRS DTU、USB攝像頭和PC組成。ARM開發(fā)板以Linux操作系統(tǒng)編寫驅(qū)動，通過指令調(diào)度利用USB攝像頭進行圖像采集，將采集好的圖像通過GPRS DTU進行無線傳輸，PC與因特網(wǎng)相連接，接收到GPRS DTU傳輸過來的圖像，通過VC++編寫上位機，可以看到監(jiān)控點傳輸?shù)膱D像。操作人員可以通過短信或電話對監(jiān)控端進行控制，可以使監(jiān)控端隨時處于工作或關閉狀態(tài)，這樣一來不僅可以隨意對監(jiān)控端進行控制還可以節(jié)省流量，經(jīng)濟實惠，特別適用于一些對動態(tài)圖像要求不高的環(huán)境，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)采用Linux為操作系統(tǒng)，它是一個多用戶、多任務操作系統(tǒng)；具有良好的開放性，遵循世界標準規(guī)范，特別是遵循開放系統(tǒng)互連(OSI）國際標準。具有完善的內(nèi)置網(wǎng)絡。Linux在通信和網(wǎng)絡功能方面均優(yōu)于其他操作系統(tǒng)。為用戶提供了強大完善的網(wǎng)絡功能。根據(jù)程序開發(fā)的需要對Linux操作系統(tǒng)進行裁減與編譯，將制作好的Linux操作系統(tǒng)通過JTAG下載到ARM開發(fā)板里，就可以使用arm-linux對ARM開發(fā)板進行控制。