出租车智能视频监控终端的设计.doc

基于ARM9的出租车智能视频监控终端的设计摘要：本文主要介绍基于ARM9处理器出租车智能视频监控终端的设计方案。通过视频压缩模块对原始图像进行JPEG图像压缩标准的编码，并将压缩后的图像数据打包通过GPRS通讯网络传输，解决了目前窄带通信系统中传输视频图像效果不佳的难题。方案设计中对硬件的总体设计及各模块的芯片选择进行了介绍，并给出了监控终端软件控制流程。关键词：嵌入式 视频监控 ARM9 GPRS 1.引言 随着经济技术和人民生活水平的提高，国民对社会治安的要求也越来越高。出租车做为当今社会被广泛利用的交通工具，已成为生活中不可缺少的一部分，因而出租车犯罪也成为威胁国民生活安全的一个重要因素。所以在出租车内安装有效的智能视频监控系统十分必要。根据本文的设计方案，可以实现这样的功能：在出租车营运过程中，如果发现抢劫等突发情况，司机可以触动隐蔽处的按键，这监时控终端将自动拍下乘客照片，并通过GPRS无线通信网络传输到监控中心报警。报警中心接到报警后可以立即采取行动，通过GPS定位系统等其他措施对报警出租车搜索跟踪，进行追捕。监控拍摄的照片可以做为犯罪人有力的犯罪证据，对侦查人员进行破案将提供很大的帮助。2. 视频终端整体设计方案智能视频监控终端设备主要由视频采集、视频压缩处理模块部分和无线数据传输的GPRS通信模块部分组成。整体框图如图1所示。图1 系统整体框图视频采集由摄像头来完成，视频压缩处理模块采用VC313嵌入式视频压缩卡，因为它适用于各种嵌入式图像采集处理系统，如远程监控、车载监控、安防、留像门铃、远程抄表、可视电话、数字图像记录、工业控制、医疗仪器等领域。特别适用于窄带图像传输，如基于电话线、GPRS、CDMA、数传电台等低速信道的远程图像监控系统。通信模块采用GPRS通讯网络，最高有效速率可达115.2kbps，并且永远在线，按流量计费，对客户是完全透明的，非常适合本方案设计。在视频安全监控具体实现过程中，在出租车司机发现有异常情况的时候，只要按下隐蔽处的开关，系统就会开始工作，拍下乘客的照片，并通过网络将照片数据发送到监控中心，进行报警。操作非常简单，对司机来说非常容易、便捷。3. 硬件实现3.1 控制模块在本方案设计中控制模块CPU采用ARM9系列的处理器S3C2440，ARM9系列处理器适用于汽车、通信和信息系统。它具有以下特点：5级整数流水线，指令执行效率更高；提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构1；支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；支持32位的高速AMBA总线接口；全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS、Symbian OS等多种主流嵌入式操作系统；MPU支持实时操作系统；支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力；提供0.18um、0.15um及0.13um的生产工艺2。S3C2440核心板硬件配置如下：处理器为Samsung S3C2440A，ARM920T 内核，主频400MHz最高可达533MHz，低功耗，高性能，适合于PDA，便携媒体播放器， 卫星导航仪等多媒体终端。2M Bytes NorFlash，采用AMD AM29LV160DB 芯片，可用于存放bootloader启动代码。64M Bytes NandFlash，采用Samsung K9F1208UOB 芯片，可用于存放操作系统映象。64M Bytes SDRAM，采用两片三星K4S561632H-UC75 芯片，可存放视频图片压缩数据。电源芯片采用AMS1084-3.3和 AMS1085CD芯片。硬件接口如图2所示。图2 硬件接口图3.2 视频压缩处理模块和GPRS模块 视频压缩处理模块采用VC313嵌入式视频压缩卡。它的主要特性： 具有4路PAL制式模拟视频信号输入。 串口输出JPG图像文件，串口为3.3V TTL电平(可承受5V电压)，波特率1200115200bps，支持RTS/CTS硬件流控。支持6种图像分辨率：160x120、176x144、320x240、352x288、640x480、704x576。支持6种图像压缩比，可采用黑白和彩色压缩方式。可调整亮度、对比度、色饱和度，支持自动压缩发送图像，同一图像重复发送，字符叠加(OSD)和图像侦测功能。模块采用3.3V供电，工作电流电流195mA（睡眠模式下45mA），外形尺寸70x70mm。工作温度范围：-2070，并具有良好的抗干扰性能和稳定性。由于VC313的串口为3.3V TTL电平，所以与RS232电平的串口连接时需要进行电平转换，可以采用一个TTLRS232转换器。通过TTL-RS232转换器直接与RS232电平的串口连接。GPRS通信模块采用Wavecom公司的Q24PLUS,它是一款最新模块，其芯片性能高于Q2406B和Q2403。执行ETSI GSM Phase 2+的标准；采用3.6VDC供电，通信中平均300mA，空闲时3.5mA。数据线路异步传输和同步可达14，400 bit/s。波特率从300到115,200 bit/s 。GPRS模块通过UART接口与控制模块连接3。4. 软件实现完整的方案设计包括硬件平台和软件设计程序。高效的软件设计是系统工作的重要组成部分。本设计软件程序在Linux操作系统平台上实现，采用标准C语言编写。基于ARM9的出租车智能视频监控终端的软件设计主要包括主程序、串口控制子程序、网络通信控制子程序和驱动程序。其中，主程序负责协调管理各模块之间的工作进程，部分工作流程如图3所示。图 3 主程序部分流程图串口控制子程序包括视频压缩处理串口控制程序和GPRS串口控制程序；视频压缩处理串口控制程序负责设定视频压缩卡的9种工作命令，CPU与视频压缩模块之间遵循串口通信协议，命令如表1所示4。GPRS串口控制程序负责对GPRS模块下达命令。网络通信控制子程序负责与监控中心服务器之间建立网络连接并进行数据通信。表1 CPU发送给视频压缩卡的命令命令号命令名命令结构帧头命令码参数1参数20设定串口波特率0XFF, 0XE10X60, 0X60PAR0, PAR01切换工作模式0XFF, 0XE10X61, 0X61PAR0, PAR02切换视频输入0XFF, 0XE10X62, 0X62PAR0, PAR03设定亮度0XFF, 0XE10X63, 0X63PAR0, PAR04设定对比度0XFF, 0XE10X64, 0X64PAR0, PAR05设定饱和度0XFF, 0XE10X65, 0X65PAR0, PAR06设定图像侦测灵敏度0XFF, 0XE10X66, 0X66PAR0, PAR07设定OSD功能0XFF, 0XE10X67, 0X67PAR0, PAR0PAR18发送JPG图像0XFF, 0XE10X68, 0X68PAR0, PAR0本方案设计传输的是动态的视频图像。根据人的视觉，当图像的刷新速度达到5帧/秒的时候，人开始感觉图像是活动的。假设定VC313嵌入式视频压缩卡的串口传输速率是14400bps（与网络数据线路传输速率相同），图像分辨率设为320x240（此时图像质量主观评价已达到好），图像为彩色格式。设定图像压缩比为最大，则压缩文件长度为6816Byte,若GPRS串口的波特率为115,200 bit/s，则图像传输为115200/681617帧/s，当然在实际传输过程中GPRS网络的有效速率难以达到115,200 bit/s，具体与实际信道分配、网络繁忙程度有关系，测试中可以达到3-8帧/s，基本可以达到动态视频监控的效果。若图片采用黑白格式或小的分辨率，则视频动态连续性效果会更好。结束语本文阐述了基于ARM9的出租车智能视频监控终端的设计方案，利用嵌入式视频压缩