基于ARM的遠程無線視頻監控終端設計
1.2 中央管理控制模塊
中央管理控制模塊是以嵌入式ARM微處理器為核心,實現視頻圖像信號的采集與壓縮管理、視頻圖像數據的收發,以及控制信號的解釋執行等。該中央管理控制模塊包括:電源和復位電路、系統時鐘電路、Flash存儲器接口電路、SDRAM接口電路、JTAG接口電路、串行接口電路等。
1.3 無線傳輸模塊
無線傳輸模塊采用GPRS Modem傳輸壓縮后的視頻圖像數據,GPRS Modem中的MC55無線模塊闈具有3頻段,適用于歐洲和亞洲的頻段:90 0,1 800和1 900 MHz,其3種頻段的切換可由AT指令控制。MC55模塊是系統的無線網絡接口,具有GPRS class-10多時隙功能,class-B操作模式,支持增強型AT命令集,模塊自帶TCP/IP協議棧。嵌入式微處理器S3C2440通過串口與GPRS Modem提供的串口相連,所有數據都通過串口實現交換。嵌入式微處理器S3C2440與GPRS Modem連接的電路原理圖如圖4所示。

2 監控終端的軟件設計
監控終端的軟件設計是基于嵌入式Linux操作系統的,其模塊框圖如圖5所示。

1)在監控終端硬件基礎上搭建一個軟件平臺即操作系統層,搭建的軟件開發平臺需要完成系統啟動代碼的設計(U-BOOT的修改與移植)、嵌入式Linux操作系統內核的移植以及設備驅動程序的開發等。系統啟動代碼即Bootloader是在操作系統內核之前運行的一段小程序。通過這段小程序,可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖,從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態,以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環境。通過對U-Boot-1.3.3的修改和移植完成系統啟動代碼的設計。監控終端軟件的核心是嵌入式Linux操作系統,一切功能的實現都基于Linux操作系統完成的。嵌入式Linux操作系統內核采用Linux 2.6.26的內核版本,并對其進行配置,實現操作系統在監控終端硬件平臺上的移植。根文件系統是指嵌入式Linux系統啟動時所使用的第一個文件系統,在啟動內核時需要掛載根文件系統來支持訪問外部設備,以及裝載和運行內核模塊與應用程序,通過BusyBox1.6.1進行配置實現了根文件系統的建立,同時通過Cramfs工具包,制作了Cramfs文件系統。
嵌入式Linux系統內核通過設備驅動程序與外圍設備進行交互,設備驅動程序是一組數據結構和函數,它們通過定義的接口控制一個或多個設備,設計了IME6400驅動程序和MC55驅動程序。將IME6400按照字符設備來處理,編寫一個字符設備驅動。字符設備是Linux中最簡單的設備,應用程序使用標準的系統調用打開、讀取、寫和關閉。內核使用file_operations結構訪問驅動程序的函數,open()函數用于完成設備打開計數、中斷申請和環形緩沖區的初始化工作;release()函數的用法和作用正好與open()函數相反;ioctl()函數用于提供各種各樣的硬件控制,即應用程序需要通過ioctl()函數來讀取和修改環形緩沖區的標識變量。MC55的設備驅動程序主要包括MC55的file_operations數據結構及MC55的打開、關閉、讀、寫,MC55的硬件初始化等函數。MC55的打開函數MC55_open()用于實現GPRS設備的打開;關閉函數MC55_close()用于實現GPRS設備的關閉;讀函數MC55_read()用于實現數據的讀取接收;寫函數MC55_write()用于實現數據的發送;I/O初始化程序MC55_ hardware_init()實現對GPRS設備輸入、輸出端口的初始化;MC55的初始化程序void_initMC55_init()完成對GPRS設備的初始化工作。
2)在軟件平臺的基礎上,開發系統的應用程序即應用層。借助交叉編譯工具,開發視頻監控終端上運行的采集、壓縮、傳輸程序。監控終端的應用程序主要包括MPGE4壓縮編碼模塊控制程序和GPRS模塊傳輸數據的程序,同時還要對視頻A/D轉換器SAA7111A的工作方式進行配置。
SAA7111A工作方式的配置是微處理器S3C2440通過I2C總線對其內部32個寄存器的配置實現的。SAA7111A初始化設定為:1路模擬視頻信號輸入(AI11)、自動增益控制、PAL制式、YUV4:2:2的16位數字視頻信號輸出。由于輸入視頻信號屬于PAL制式,需要把寄存器08H中的FSEL(50、60 Hz場頻選擇)位設置為0;另外還需要把該寄存器中的HPLL(鎖相環使能選擇)位設置為O,使HREF(行輸出參考)、VREF(場輸出參考)信號輸出同步;把寄存器11H中的COLO位設置為1。表示Y和C通道同時工作;把11H中的OEHV、OEYC位設置為11,功能是使能芯片的VPO、HS、VS、HREF、VREF這些輸出端口。










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