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加 声 ， 砍犷硕士论文 无线图像采集传愉系统 摘要 随着生活水平的提高， 人们对家居安全提出了更高的要求， 希望能够随时获 得家居的实时图像信息。无线图象采集传输系统正是在这样的应用背景下开发 的。 无线图象采集传输系统是一个嵌入式系统， 主要完成对图 象的采集， 压缩和 传输三个功能。该系统运行的是嵌入式操作系统 u c o s , mc u选择了基于 a r m7 t d mi 体系结构的 a r m 处理器 a t 9 1 r 4 0 0 0 8 。图象的采集功能由c m o s 图象传感器 o v 7 6 4 0来实现，图象的压缩由 工作频率为 5 0 m h z的 m c u芯片 a t 9 1 r 4 0 0 0 8 来完成，同时a t 9 1 r 4 0 0 0 8 还要控制和协调其他各个模块的正常工 作， 图象的传输由g p r s 模块g r 4 7 通过移动公司的g p r s 网络传输到远端的计 算机。 mc u芯片a t 9 1 r 4 0 0 0 8 与很多a r m芯片相比，具有2 5 6 k内部r a m的优 点，因此本系统无需设计外部扩展r a m，使得系统结构更加的简单。c m o s 图 象传感器o v 7 6 4 0 通过s c c b实现与m c u芯片的数据交换。 g p r s 模块g r 4 7 具有内嵌t c p / i p 协议栈， 使得系统在使用t c p / i p 建立连接时非常简单方便。 在 无线数据传输方式上本系统选择了g p r s网络， 该网络在与现有的其他无线数据 传输系统相比具有前期投入小， 传输距离远， 传输数据量大， 传输速度快， 费用 低且永远在线等显著优点。 关键词:无线图像采集传输系统，嵌入式系统， g p r s 网络， a r m芯片 娜 臼 刃 了 ， 认矛硕士论文无线图像采集传榆系统 a b s t r a c t wi t h t h e i m p r o v e m e n t o f p e o p l e s l i f e , p e o p l e t a k e g r e a t a t t e n t i o n t o h o m e s s a f e t y a n d t h e r e a l i m a g e o f h o m e i s n e e d e d a n y t i m e .s o t h e w i re l e s s i m a g e c a p t u r e d a n d t r a n s f e r r e d s y s t e m i s r e s e a r c h e d a n d d e s i g n e d . t h e s y s t e m i s a e m b e d d e d s y s t e m , a n d c a p t u r i n g i m a g e ,c o m p r e s s i n g i m a g e a n d t r a n s f e r r i n g i m a g e a r e i t s m a i n f u n c t i o n s .t h e o p e r a t i n g s y s t e m r u n n i n g o n t h e s y s t e m i s u c o s a n d t h e a t 9 1 8 4 0 0 0 8 i s s e l e c t e d a s mc u c h i p w h i c h b a s e s o n a r m7 t d mi .t h e c m o s i m a g e s e n s o r o v 7 6 4 0 c a p t u r e s i m a g e w h i c h i s c o m p r e s s e d b y a t 9 i r 4 0 0 0 8 a n d t h e a t 9 i r 4 0 0 0 8 s w o r k f r e q u e n c y i s 5 0 mh z .a t l as t , t h e i m a g e i s t r a n s f e r r e d b y g p r s m o d u l e g r 4 7 t o t h e r e m o t e c o m p u t e r . mc u c h i p a t 9 1 r 4 0 0 0 8 h as m o r e i n t e r n a l r a m t h a n m a n y o t h e r a r m c h i p ,a n d t h e i n t e rna l r a m i s 2 5 6 k b y t e s . s o t h e e x t e rn a l r a m i s n t n e e d e d w h i c h m a k e s t h e s t r u c t u r e s i m p l e r .c mo s i m a g e s e n s o r o v 7 6 4 0 e x c h a n g e d a t a w i t h mc u c h i p b y s c c b . g p r s m o d u l e g r 4 7 h a s e m b e d e d t c p / i p p r o t o c o l s t a c k w h i c h m a k e t h e s y s t e m t c p / i p a p p l i c a t i o n e as y . t h e g p r s n e t w o r k i s s e l e c t e d a s t h e s y s t e m w ir e l e s s d a t a t r a n s f e r r i n g m e t h o d . t h e g p r s n e t w o r k h a s m o r e a d v a n t a g e s t h a n o t h e r p r e s e n t w i r e l e s s d a t a t r a n s f e r r i n g m e t h o d s , s u c h a s t r a n s f e r r i n g f a r th e r , t r a n s f e r r i n g m u c h m o r e d a t a , t h e h i g h e r s p e e d , t h e l o w e r c o s t a n d a l w a y s o n l i n e . k e y w o r d : w i r e l e s s i m a g e c a p t u r e d a n d t r a n s f e r r e d s y s t e m , e m b e d d e d s y s t e m , g p r s n e t w o r k , ar m c h i p 户. 梦 _ 4 妒硕士论文无线图像来集传愉系统 第一章 绪论 随着人们生活水平的提高， 轿车在中国越来越普及， 而轿车的安全问题也成 了人们关注的焦点。 现有的车载报警系统已 经不能满足人们生活中的需要， 因为 它经常出 现误报情况， 这种情祝一般是由于车子不小心被碰撞而引发报警声。 况 且即便是真的报警声，车主也不能分辨是自己的车子报警还是别人的车子报警， 因为很多车子的报警声都是一样的。 很显然现有的车载报警系统仅仅起到对偷窃 者的威慑作用， 而不能提供更多的信息给用户。 如果 在现有的车载报警系统中加 入实时图像采集传输模块， 那么车主就可以 通过支持彩信的手机实时的查看车子 的图像来确认车子的安全。 目 前， 入室偷盗现象越来越严重，由于 人们大部分时间 都在办公室度过， 因 此家里变得空空如也， 使得偷盗者有了可乘之机。 而往往等人们下班回家才发现 被偷盗然后报警， 却经常过了有效的报警时间。 因此人们希望能够及时发现偷盗 事件的发生并报警， 以便警察的处理。 因此。 工作繁忙的人们在工作之余实时了 解家里情况的要求就变得越来越迫切。 而现有的 监控系统一般只是针对整个住宅 小区环境， 而不是针对各个家居， 而且使用的也是闭路电视的有线监控方式， 由 保安实时查看采集到的图像， 并不能满足前面提到的要求。 因此我们需要一种可 以让人们在办公室能够看到家里实时图像的系统， 这样就可以 使家居的主人实时 的掌握家里的安全情况。 s m s ( s h o rt m e s s a g e s e r v i c e ) 短 信 息 服 务 ， 是g s m ( g lo b a l s y s t e m f o r m o b i le c o m m u n ic a t i o n ) 系 统中 提供 的 一 种g s m终 端 ( 手 机) 之 何 通 过 服 务 中,g , s e r v i c e c e n t e r ) 进行文本信息收发的 应用 服务， 其中 服务中 心完成信息的 存储 和转发功 能。短信息服务作为g s m网络的一种基本业务，己得到越来越多的系统运营商 和系统开发商的重视， 基于这种业务的 各种应用也蓬勃发展起来。以g s m网络 作为数据无线传输网络， 可以开发出多 种前景极其乐观的 各类应用， 如无线数据 的双向 传送、 无线远程检测和控制等。 典型的应用有: 变电站、电 表、 水塔、 水 库或环保监测点等监测数据的无线传输和无线自 动警报; 远程无线控制高压线路 断电器、 加热系统、 防洪拦阻系 统或其它机电系统的启 动和关闭; 车队 交通管f s. 和控制指挥系统; 控制和监测香烟、 食品 和饮料自 动售货机的 运行状态和存货水 户 p f s . r . f 硕士论文无线图 像采集 传输系 统 平等等。 但是现在人们已 经不满足于枯燥无味的 纯文本信息， 人们希望得到纯文 本信息的同时获得实时的图像信息，使得系统的应用范围更广。 在前面的应用背景下我们提出了 无线图像采集传输系统的设计。 无线图像采 集传输系统的原理是通过图像传感器实时采集一帧图像， 经过压缩以j p e g格式 保存，然后通过移动公司的g p r s网络以无线方式发送到连在i n t e m e t 上的远端 计算机终端，在这个计算机终端有一个面向t c p / i p 连接的应用程序接收这幅图 像并在计算机上显 示出来， 用户便可以实时的得到一幅静态图 像， 以了 解监控现 场的图像信息。 1 . ，现有的无线数据传输系统 1 . 1 . 1 利用专用无线数据网络实现的无线数据传输 专 用无 线 数 据网 络 12 1基 站设 备 投 资 并 不 大， 无需 值 守 和 维 护 人员 。 单 基 站的 有效覆盖半径在中小型城市及 无高山 阻挡地区 可达3 。 公 里以上， 大型 中心城市 ， 因高楼密集对电 波传输产生多径和衰落，有效覆盖半径可达1 5 公里左右。通过 多个基站联网同步。实现大区域覆盖，大大扩展了无线专网的覆盖范围。 目 前的专用无线数据网 络设备基本上都是采用常 规调频电台 加 m o d e m 的 方式实现的。 电台工作于2 3 0 m h z , 8 0 0 m h z 数传业务频段和3 5 0 m h z , 8 0 0 mh z 集群业务频段。 在2 5 k h z 信 道， 数据速 率基 本 上是1 2 0 0 b p s , 2 4 0 0 b p s ， 一些电 台 采用g ms k等mo d e m芯片把输出的低频信号直接加到v c o输入端能实现 9 6 0 0 b p s 的 无 线数 据 传 输， 但 该 方 式 的 射 频 指 标， 难 于 满足 信 息 产 业部 规 定要 求， 且其1 0 e - 6 误码灵敏度很低， 通信距离非常 近，实际当中 无法使用。 另外，常 规调频电台的收发转换时间在5 0 -1 0 0 m s 左右， 不能 实现高速收发转换p 目 前， 许多场合都在使用无线电台 进行数据传输。 使用电台常常 遇到许多困 难，主要表现在: ( 1 ) 产品硬件设备成本高昂， 一次投入较大。 ( 2 ) 数传距离短， 一般商用电台的 传输距离都在5 0 公里的 数量级， 不利于长距 离数据传输。 ( 3 ) 为了 增加传输距离， 必须把天线架高， 而天线高了以 后雷击静电 等危害有 户 a j s . i , 妒硕士论文无线图像采集传愉系统 不可避免。 c 4 )数据传输速率低，因为无线带宽限制，只能实现小数据量的信息传输。对 于大数据量监控乃至视频图象 传输则无能为力。 ( 5 )数传可靠性低。一般商用电台都工作在固定单一频点，电磁环境恶劣，另 外基于数传协议的缺陷等问题也是可靠性低的另外一个重要原因。 ( 6 )维护费用高。商用电台工作功率大，货源复杂等都导致商用电台故障频率 较高，另外其维修人工费用也比较高。 1 . 1 .2 利用蓝牙技术实现的短距离无线数据传输 蓝牙技术3， 是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为 固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的无线电 空中 接口( r a d i o a i r i n t e r f a c e ) ， 将通信技术与计算机技术进一步结合 起来， 使各种3 c 设备在没有 电 线或电缆相互连接的情况下， 能在近距离范围内实现相互通信或操作。 简单的 说，蓝牙技术是一种利用低功率无线电在各种3 c 设备间彼此传输数据的技术。 它最大的 好处， 就是能 够取代各种乱七八糟的传输线。 传统的传输线有长度的限制， 对设备摆放的位置有一定的要求， 传输线太短 的话， 设备就不能离电 脑太远; 传输线太一长 又得东缠西绕. 麻烦且不美观。 改用 蓝牙无线传输后， 就能突破传输线的牵绊， 电脑要通过手机上网， 手机不必放在 电脑旁边， 甚至根本不用从口 袋里拿出来， 只要在十米距离之内， 就可以自由传 输，没有任何限制。 当 设备一多，传输线就可能会乱成一团. 不易整理、 携带不便，也不雅观。 而拔插传输线更是苦差事， 不仅要记住不同 形状的 插头与插座的 对应关系， 有时 还得在电 脑后头摸索半天。 使用蓝牙取代传统传输线， 不但可以 跟乱七八糟的 传 输线说再见， 更不必去死记插座和插头形状的 对应关 系， 只要简单几个鼠 标操作 或按键的设定， 就可以 为设备之间 搭起无线传输的通道， 实在是非常方便。 当 然蓝牙 技术也 要不足之处，那就是它的 传输距离在i o m - l o a m 之间，传输 距离教短， 不便于 远程图像的 传输。 户 ; ; -1 4硕士论文 无线图 像采集 传蜻系 统 1 . 1 .3 利用g s m 网络以s m s 形式传输数据的无线数据传输 - - - g s m 系统是目 前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、 应用最广泛的一种系统，g s m 的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有 广泛的用户，同时也为远程监控提供了一种新的技术手段。利用 g s m 短信息 ( s ms ) 进行远程监控具有投资少、 成本低、 可靠性高等特点， 在一些对操作和监 控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。 但是这样的系统有明显的缺 陷， 那就 是短消息的长度有限1 6 0 个字符的限 制， 并且只能传输文本文件。 当 短 消息中心数据繁忙时.容易造成信息阻塞和丢失，不能保证实时收发信息。 综上所述，以上三种无线数据传输系统在传输距离、传输速率、传输容量、 成本费用等参数上不能满足无线图像的远距离传输， 而无线图像采集传输系统利 用g p r s 网络的 众多优点很好的 解决了以上这些问题。 1 .2 g p r s 简介 g p r s i0 l- g e n e r a l p a c k e t r a d i o s e r v i c e ， 为 通 用 分组 无 线 业 务的 简 称， 是 欧洲电信协会g s m 系统中有关分组数据所规定的标准。 g p r s 具有充分利用现有 的网 络、资源利用率高、始终在线、 传输速率高，资费合理等特点。 目 前世界上有大约1 0 亿普通电话用户，3 亿无线通信用户和1 亿互联网用 户。 世界电信业的发展趋势是无线语音业务的发展速度超过普通电 话业务， 两者 间 在不断融合。 未来的网络将是一个有线、 无线和互联网三者合一的数字化的全 球网 络。 其覆盖 将超越一切 地理障碍， 使信息无处不在。 预计2 0 0 5 年将、 0 亿无 线互联网 用户， 中国的互联网 用户数将从现在的2 千万增加到2 0 0 3 年的6 千万。 g p r s 是目前阶段解决移动通信信息服务的一种较完美、即将从应用实验到i f 式 推广的 业务。 与g s m c s d 业务不同的是， g p r s 业务将以 数据流量计费，而g s m c s d 业务 则以时间计费，g p r s 这一计费方式更适应数 据通信的 特点。 此外. g p r s 业务的 速度较g s m c s d 业务也将有很大提高， g p r s 可提供高 达1 1 5 k b / s 的传输速率( 最 高值为1 7 1 . 2 k b / s ) 、 下一代g p r s 业务的速度可以达到3 8 4 k h i t l s . 加 ; s - #硕士论文 无线图像采集传输系统 g p r s 一个较大的 优势是能 够充分利用现有的g s m 网，可以 使运营商在全国 范围内 推出 此项业务。 相信在数年内， 通过便携式电脑， g p r s 用户能以与i s d n 用户一样快的速度上网浏览， 同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成 为可能. g p r s 用户只有在发送或接收数据期间才占 用资 源，这意味着多个用户可高 效率地共享同一无线信道， 从而提高了资源的利用率。 同时， 用户只需按数据通 信量付费，而无需对整个链路占用期间付费。实际上，g p r s 用户可能连接的时 间长达数小时， 却只需支付相对低廉的连接费用， 可使用户的使用费用大大降低。 g p r s 通信模块就是为 使用g p r s 服务而开发的无线通信终端设备。 可应用到 下列系统集成中: 远程数据监测系统、远程控制系统、自 动售货系统、无线定 位系统、门 禁保安系统、 物质管理系统等。 1 . 2 . 1 g p r s 特点 g p r s ， 通用无线分组业务是一种基于g s m 系统的无线分组交换技术， 提供瑞 到端的、 广域的无线i p 连接。 g p r s 充分利用共享无线信道， 采用i p o v e r p p p 实现数据终端的高速、 远程接入。 作为现有g s m 网络向 第三代移动通信演变的过 渡技术 ( 2 . 5 g ， g p r s 在许多方面都具有显著的 优势。 g p r s 有下列特点: ( 1 ) 可充分利用现有资源一中国移动全国范围的电 信网络一g s m ，方便，快速、 低建设成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署; ( 2 ) 传输速率高， g p r s 数据传输速度可达到5 7 ak 6 p s , 最高可达到1 1 5 k h p s - 1 7 0 k b p s , 3 8 4 k b i t / s 完全可以 满足用户应用的需求，下一代g p r s 业务的速度可以 达到 ( 3 ) 接入时间短， g p r s 接入等待时间 短， 可快速建立连接， 平均为 两秒; ( 4 ) 提供实时在线功能 “ a l w a y s o n l i n e ， 用户将始终处于连线和在线状态， 这将使访问 服务变得非常简单、快速; ( 5 ) 按流量计费， g p r s 用户只有在发送或接收数据期间才占 用资源， 用户可以 一 直在线， 按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用， 没有数据流量的传递 时，用户即使挂在网 上也是不收费的。 加; - i 妒硕士论文无线图像采集传拾系统 g p r s 业务， 具有接入迅速、 永远在线、 流量计费等特点， 在远程突发性数据 实时传输中 有不可比 拟的 优势， 特别适合于频发小 数据量的实 时传 输， 因而g p r s 业务在某些行业上有特殊的应用。 1 . 2 . 2 g p r s 系统结构 g s m 己 发展到了p h a s e 2 + 阶段， 这一阶段的 核心问 题就是高 速移动数据通信。 近年来， 越来越多的g s m 网络运营商引入移动数据业务， 不仅使g s m 网络实现无 线互联网功能， 而且积累无线多媒体业务运营经验， 为向 第三代移动通信网络的 过渡作好准备。 g s m 移动数据业务主要分为电路型数据业务和分组型数据业务。g s m 第一阶 段提供的9 . 6 k b p s 以下数据业务及p h a s e 2 + 阶段提出的h s c s d 都属于电路型数据 业务。p h a s e 2 + 阶段提出的g p r s ，则属于分组型数据业务。后者相对于前者具 有很显著的优越性， 两者特点对比 如表1 一1 所示。 表1 一1 电路型数据业务与分组型数据业务对比 对比内容 电路型数据业务 ( 9 . 6 k b p s 以下数据业务 及 h s c s d ) i 专用， 最多4 个时隙捆绑i 共享， 最多8 个时隙捆绑， 动 无线信道i ( 固定占用时隙)态时隙分配 链路建立时 间 呼 。 建 立 时 间 长短 ， 有 ， 永 远 在 线 ，之 称 传输时延 传输速率 网络升级费用 短， 适合于实时性强的业 务 从小于9 . 6 k b p s 到 5 7 . 6 k b p s 初期投资少， 需增加i w f 单元及对b t s / b s c 进行 适度的传输时延 最大1 7 1 . 2 k b p s 费用较大，需增加网络设备 但节省基站投资 相同业务 软件升级 价格昂贵、占 用系统资源价格较便宜、占用系统资源少 加 j j - a . 护硕士论文 无线图 像采集 传愉系统 代价 g p r s 网是在g s m 电 话网的基础上增加以下功能实体构成的:s g s n ( 服务g p r s 支持节点)、 g g s n( 网关g p r s 支持节点)、p t m s c( 点对多点服务中心):共用 g s m 基站但基站要进行软件更新;采用新的g p r s 移动台;g p r s 要增加新的移动 性管理程序;通过路由器实现g p r s 骨干网互联; g s m 网络系统要进行软件更新 和增加新的m a p 信令和g p r s 信令等。 g p r s 骨干网的逻辑结构如图 i 一i 所示。 信令和传愉接口 图1 一1 g p r s 骨干网的 逻辑结构图 g p r s 网上增加了一些接口，主要包括、 g b 口 : s g s n 通过g b 口 与 基站b s s 相联， 为移动台m s 服务。 通过逻辑控制 协议l l c , 建立s g s n 与m s 之间的连接， 提供移动性管理 ( 位置跟踪) 和安全管 理功能。 s g s n 完成m s 和s g s n 之间的协议转换， 即骨干网使用的i p 协议转换成 s n d c p 和l l c 协议， 并提供m s 鉴权和登记功能。 g n 口:s g s n 通过g n口和g g s n 相联，通过g p r s 隧道协议 ( g t p )建立s g s n 和外部数据网 x . 2 5 或i p )之间的通道，实现m s g s 口:用于s g s n 向m s c / v l r 发送地址信息 和外部数据网的互联。 并从m s c / v l r 接收寻呼请求 实现分组型业务和非分组型业务的关联。 g r口: h l r 保存g p r s 用户数据和路由信息 ( i m s i , s g s n 还包含分组数据协议p d p 信息， 包括p d p 类型 ( x . 2 5 或i p ) 等级以及路由信息。 地址)， 每个1 m s i 、 p d p 地址及其q o s 户 . ; i砍妒硕士论文 无线图 像采集传拾系 统 g i 口: g g s n通过g i 口 实现g p r s 网和外部数据网( p d p ) 的互联。 g g s n 实际上是两个互联网网关， g p r s 本身属于i p 领域网络，g i 口 支持x .2 5 和i p 协议。 从p d n网看g g s n. g g s n可看作是一个路由器连到p d n网。 g g s n包 含用于连接g p r s用户的路由信息，为外部数据网的p d u送到ms 提供通道。 通过g g s n与g p r s 网 互联的分组数据网p d n ， 可以是p s p d n网， 这时， g p r s 支持i t u - t x . 1 2 1 和i t u - t e . 1 6 4 编号方案，提供x .2 5 虚电路及对x .2 5 快速选 择， 还支持网间的x . 7 5 协议连接; 也可以是i n t e rn e t 网， 基于i p协议，在i f ) 数 据报传输方式中， g p r s 支持t c p i i p 头的压缩功能。 1 . 2 . 3 g p r s 应用 g p r s 应用主要分为面向 个人用户的横向 应用和面向 集团 用户的纵向 应用两 利 。 对于横向应用， g p r s 可提供网上冲浪、 e m a i l 、 文件传输、数据库查询、增 强型短消息等业务。 对于纵向 应用，g p r s 可提供以下几类应用: 运输业:车辆及智能调度。 金融、 证券和商业: 无线p o s 、 无线a t m 、自 动售货机、 流动银行等。 实时发布股市动态、 天气预报、 交通信息等。 公共安全业:随时随地接入远程数据库。 遥测、 遥感、 遥控: 如气象、 水文系统收集数据， 对灾害进行遥测和告警， 远程操作， 提供v p n 业务， 使企业员工能够随时随地与总部保持联系， 降 低公司建设 自己的广域网的成本。 提供以g p r s 承载业务为基础的网络应用业务和基于w a p 的各种应用。 通过手提电话或电 脑， 可检查自 动售卖机内的货存和营业额。 自 动售卖机的手提电 话付款。 监视器的错误状况，液体水平，温度 监视冷库温度， 湿度。内置温度探针介 2 5 0 1 + 1 0 0 0) 。 g s m 天文台 ， 广泛应用在飞翔和航海俱乐部。 j ”，上妒硕士论文无线图像采集传输系统 g i 口：g g s n 通过g i 口实现g p r s 网和外部数据网( p d p ) 的互联。g g s n 实际上是两个互联网两关，g p r s 本身属于诤颚域网络，g i 口支持x 2 5 和i p 协议。从p d n 网看g g s n ，g g s n 可看作是一个路由器连到p d n 网。g g s n 包 含用于连接g p r s 用户旮勺路由信息，为外部数据网的p d u 送到m s 提供通道。 通过g g s n 与g p r s 网互联的分组数据网p d n ，可以是p s p d n 网这时，g p r s 支持i t u - tx 1 2 1 和i t u te 1 6 4 编号方案，提供x 2 5 虚电路及对x 2 5 快速选 择，还支持网间的x 7 5 协议连接；也可以是i n t e m e t 网，基于i p 协议，在i p 数 据报传输方式中，g p r s 支持t c p t l p 头的压缩功能。 1 2 36 p r s 应用 g p r s 应用主要分为面向个人用户的横向应用和面向集团用户的纵向应用两 神。 对于横向应用，g p r s 可提供网上冲浪、e m a i l 、文件传输、数据库查询、增 强型短消息等业务。 对于纵向应用，g p r s 可提供以下几类应用： 运输业：车辆及智能调度。 金融、证券和商业：无线p o s 、无线a t m 、自动售货机、流动银行等。 实时发布股市动态、天气预报、交通信息等。 公共安全业：随时随地接入远程数据库。 遥测、遥感、遥控：如气象、水文系统收集数据，对灾害进行遥测和告警， 远程操作。 提供v p n 业务，使企业员工能够随时随地与总部保持联系，降低公司建设 自己的广域网的成本。 提供以g p r s 承载业务为基础的网络应用业务和基于w a p 的各利应用。 通过手提电话或电脑，可检查自动售卖机内的货存和营业额。 自动售卖机的手提电话付款。 监视器的错误状况，液体水平，温度 监视冷库温度，湿度。内置温度探针( 一2 5 。d 0 0 。) 。 g s m 天文台，广泛应用在飞翔和航海俱乐部。 # m ，z 妒硕士论文无线图像采集传输系统 监视老人及行动不便的人。它可以将警报通过语音或短讯同时发给8 个不 同的电话号码。 可以遥控商业及住宅的防盗警报。 可以遥控暖气和冷却系统。 可以应用在汽车的防盗警报。 机房监控和远程维护管理系统 银行储蓄点机房监控 通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护( 如移动通信基站、微波 站、光纤中继站等) 其他无人值守点( 如仓库、办公楼等) 监控 移动车辆监控调度系统 公安、11 0 、交警车辆监控调度 银行运钞车、邮政运输车监控调度 出租车管理调度 公交车辆调度和指示 集团车辆监控调度 移动性数据查询系统 移动性证卷交易和信息查询 公安移动性数据( 身份证、犯罪档案等) 查询 交警移动性数据( 车辆、司机档案等) 查询 通信维护人员线路资料查询 其他外勤人员移动性数据查询 无线接入系统 无线固定电话接入( w l l ) 无线i c 卡 无线磁卡电话 火车、汽车、轮船等移动载体付费电话 城市公用事业实时监控维护系统 煤气调压站实时数据采集和自动控制 自来水、污水管网实时监控和维护 q p _ ，z 妒硕士论文无线图像采集传输系统 热力系统实时监控和维护 电力系统城市串压电网实时监控和自动补偿 1 2 4g p r s 业务解决方案 g p r s 作为g s m 分组数据的一种业务，很大程度上拓展了g s m 无线数据业务 空间。我们将结合中国移动近期准备在中国移动网上开展的业务进行g p r s 业务 解决方案介绍，主要包括i n t e r n e t 接入、w a p 、专网接入、基于终端安装业务、 专线接入、g p r s 短消息等7 种业务，并选择其中的i n t e r n e t 接入业务作为本系 统选择的业务。下面具体介绍i n t e r n e t 接入业务 ( 1 ) 业务描述 这是g p r s 最普遍的一种应用，利用手机+ 笔记本接入i n t e r n e t ，如图1 2 所示。 图1 2g p r s 网络原理 ( 2 ) 用户i p 地址分配及与i p 网络连接方案 手机十笔记本接入i n t e r n e t 业务的用户地址可以分配公有地址或私有地址， 从节约公有地址角度出发，建议采用私有地址。实现方式为：手机接入经过服务 器r a d i u s 授权后，由g g s n 分配私有地址，该私有地址通过n a t 转换后接入c m n e t 。 ( 3 ) i n t e r n e t 接入方式选择 g g s n 接入i n t e m e t 有透明和非透明两种方式。如果移动运营商作为g p r s 运营商的同时，直接作为i s p 提供i n t e m e t 按入服务，建议采用透明方式，用户 接入因特网无须进行认证，可由移动用户鉴权替代，这样可加快用户接入速度， 减少r a d i u s 服务器的投资。也可以采用非透明方式接入i n t e r n e t ，通过r a d i u s 进行用户认证。 1 0 加;. - a 护硕士论文无线图像采集传翰系统 1 . 3 论文的主要研究内容 综上所述， 利用g p r s 网络功能传输图像与另外三种数据传输方式相比， 具 有前期投入小，传输距离远， 传输数据量大， 传输速度快，费用低等显著优点， 因此本系统在设计的时候充分考虑到这些优点，在系统数据传输模块采用了 g p r s网络功能完成数据的无线远程传输。 论文的主要研究内 容分为硬件和软件两个方面:在硬件方面完成m c u芯片 的选择， g p r s 模块的选择， 图像传感器芯片的选择，电 源芯片的选择。以及这 些芯片之间的接口设计。 在软件方面完成对嵌入式操作系统p c / o s - 1 1 的移植，应用程序的开发，图 像传感器o v 7 6 4 0 图像采集程序的设计， j p e g压缩代码的设计。这里应用程序 的开发和j p e g压缩代码的设计是论文程序设计方面的重点。 应用程序的开发主 要完成4 个任务的分配， 还有这些任务之间的同步协调问题。 j p e g压缩代码的 设计主要完成对采集到的原始图像y , u , v数据进行j p e g标准的压缩。嵌入 式操作系统“c / o s - 1 1 的移植主要是完成用# d e f i n e设置一个常量的值 ( o s _ c p u . h ) 、 声明1 0 个数据类型( o s 多p u . h ) 、 用# d e f i n e 声明 三个宏( o s 多p u . h ) , 用 c语言编写六个简单的函数( o s _ c p u c . c ,编写四个汇编语言函数 ( o s c p u a . s ) 。 图 像 传感器o v 7 6 4 0 图 像 采 集程序的 设计主 要完 成 对原 始图 像的 采集， 这个程序比 较特殊， 因为它对时间的要求性很高， 所以在设计的时候采用 了汇编语言设计。 加 介4犷硕士论丈 无线图像采集传翰系 统 第二章 系统硬件整体设计 无线图象采集传输系统是一个嵌入式系统，主要完成对图象的采集，压缩和 传输三个功能。该系统运行的是嵌入式操作系统 u c o s , m c u选择了基于 a r m 7 t d m i 体系结构的a r m处理器。图 象的采集功能由c m o s图象传感器 o v 7 6 4 0 来实现， 图象的压缩由工作频率为5 0 m的mc u芯片a t 9 1 r 4 0 0 0 8 来完 成。 同时a t 9 1 r 4 0 0 0 8 还要控制和协调其他各个模块的正常工作， 图 象的传输由 g p r s 模块g r 4 7 通过移动公司的g p r s 网 络传输到远端的计算机。由 于各个功 能模块所需要的供电电压不同， 一共要提供四种电源: 1 . 8 v , 2 . 5 v, 3 .3 v , 3 . 6 v , 因此还需要一组电源模块，既分别由 ma x 1 7 9 2 e u a 1 8 , ma x 1 7 9 2 e u a 2 5 , ma x 1 7 9 2 e u a 3 3 , mi c 2 9 1 5 2 b u芯片提供这些电压。 最后程序烧录在f l a s h芯 片2 9 l v 1 6 0 中。图2 -1 为系统原理框图。 2 9 l v 1 6 0 图2 - - 1 系统原理框图 2 . 1 a t 9 1 x 4 0 系列m c u 芯片 ( 1 ) 特 征 5 1 . 集成的a r m7 t d m i a r m t h u m b处理器内 核。 一32 位r i s c 体系结构。 娜 3 = 4 . #硕士论文 无线图像采集传墉系统 一高密度的1 6 位指令集 一功耗低。 一嵌入式i c e调试电路。 . 芯片集成的s r a m和 / 或r o m 一32 位数据总线 一单时钟访问 . 完全可编程的外部总线接口 一外部数据空间最大可达到64 m 一最多可有8 个片选信号 一 可编程的8/1 6 位外部数据总线宽度 . 8 个优先权级别， 独立可屏蔽的，向 量中断控制器 一4 个外部中断，其中包括一个高优先权，且能快速处理的中断请求。 .3 2 根可变成 1 / o q . 3 个通道16 位的定时器/ 计数器 一3 个外部时钟输入口 一 每个通道有两个多功能1 / o口 .2 个u s a r t 一每个u s a r t都有两个专门的外围设备数据控制器 . 可编程的看门口 . 高级节能特点 - c p u和外围设备能够各自 独立的使无效 . 1 0 0 脚t q f p 封装 表 2 一1 处理器主 s r a m从 s r amrom at 9 1 m4 0 8 0 0 8 k b y t e s a t 9 1 r 4 0 8 0 7 8 k b y t e s1 2 8 k b y t e s a t 9 1 m4 0 8 0 7 8 k b y t e s1 2 8 k b y t e s a t 9 1 r 4 0 0 0 8 2 5 6 k b y t e s 由 于无线图象采集传输系统需要采集1 6 0 x 1 2 0 x 2 b y t e s的原始图 象 娜 j s . , 才确士论文无线图 像采集传检系 统 数据， 保存在s r a m中，由 表2 -1 可知， 如果选择除a t 9 1 r 4 0 0 0 8 之外的 三款 c p u,则需要在系统中外部扩展一到凡个 s r a m 或 s d r a m，由于是外扩的 r a m，降低了访问速度，且增加了系统的复杂度，因此为了避免这样的情况， 我们希望选择的c p u内置的r a m足够大， 能够存储得下原始图象数据。 从表2 一1 可以看出，选择 a t 9 1 r 4 0 0 0 8可以很好的满足要求，因为它的内置r a m达 到了2 5 6 k b y t e s 。 这么大的r a m空间不仅可以 保存原始图 象数据， 而且可 以 提高足够的运行压缩算法所需要的变量空间， 此外也有足够的空间运行u c o s 操作系统。 (2)us ar t a t 9 1 x 4 0 系列m c u芯片 提供了 两个独立的， 全双工的， 通用同步异步收发 器。它们的主要特征如下: . 波特率可编程的 . 校验位、 帧和覆盖错误检测 . 字符串终止产生和检测 . 自 动反射模式， 局部循环模式， 远端循环模式 . 多点模式: 地址产生和检测 . 中断产生 . 两个专门的外围设备数据控制通道 .5 一，6 一，7一，8 一和9 -b i t 字符长度 图2 - 2 是u s a r t的原理框图 沁介4 . 4硕士论文无线图 像采集传输系 统 彻洲 图2 -2 u s a r 7 ， 原理框图 管脚功能描述 每一个u s a r t通道都有表2 - 2 所示的外部信号 表 2 -2 名称功能描述 s ck u s a r t 的串 行时钟能 够配置为 输入或者输出: 如果外部时钟被选 中 ( u s c l k s t 1 = 1 ) , s c k被配置为输入: 如果外部时 钟没有被 选中( u s c l k s 1 = 0 ) 且时钟输出 被使能( c l k o = 1 ) , s c k被配 置为输出。 t xd 串行数据输出 r xd 串 行数据输入 波特率产生器 波特率产生器为接收器和发送器提供了 波特率。 波特率产生 器可以 选择外部 或者内 部时钟源， 外部时钟源是s c k ，而内 部时钟源可以 是 主时 钟 ( m c k ) 或 者 1/8 的mc k。 当然如果选择了外部时钟， 则外部时钟的频率必须小于mc k 的2 . 5 分之一。波特率产生器原理图如图2 -3 所示: 加 i a硕士论文无线图像采集传愉系统 图2 -3 波特率产生器原理图 当u s a r t被编程工作在异步模式 ( 模式寄存器u s mr的位s y n c = o ) , 那 么被选择的时钟信号必须除以16 和 c d ，其中 c d为波特率产生器寄存器 u s 多r g r中的 数值。 如果u s 一r g r 被设 置 为。 ， 则时 钟无效。 由 于 本系 统设 计中使用的是异步模式，因此要注意这里的系数1 6 和c d 。波特率公式如下: 波特率二 选中的时 钟/( 1 6 * c d ) 当u s a r t 被编程工作在同 步模式 ( 模式寄存器u s m r的 位s y n c = 1 ) 而 且时 钟 源 选择内 部时 钟 ( 模 式寄 存器u s m r 的 位u s c l k s 1 = 0 ) , 那么 被 选 择 的 时 钟 必 须除以 波 特率 产 生 器 寄 存器u s 一r g r中 的 数 值c d . 如 果u s 一r g r 被设置为0 ，则时钟无效。波特率公式如下: 波特率二 选中的时钟/ c d 在同 步模式且外部时钟被选择 ( 模式寄存器u s es m r的位u s c l k s 1 一 1 ) ， 那 么被选择时钟为s c k管脚的输入信号，不需要除以 任何值， 波特率产生器寄存 器u s b r g r中的数值不起作用。 u s a r t的接收器 由于本系统设计中 我们只使用了 异步模式， 所以 下面介绍异步模式接收器。 当 模式寄存 器u s m r的 位7 设置为。 ， 既s y n c = 。 时， u s a r t 工作 在异步 模 式下。 在异步模式， u s a r t 不断 检测r x d上的 输入信号以 获得开始信号位。 当 r x d上出 现保持超过7 个采样时 钟周期的 低电 平信号， 则被认为是开始信号位。 这里的 采样时 钟频率是波 特率的1 6 倍。当r x d上出 现保持等于或小于7 个采 样时钟周期的低