基于S3C2440远程图像监控系统设计报告.doc

基于S3C2440远程图像监控系统设计报告基于S3C2440远程图像监控系统设计报告摘要：本文以嵌入式系统的接入网技术为研究，在分析嵌入式系统网络连接的结构体系和协议层次基础上，应用以ARM920T为内核的ARM芯片S3C2440集成的摄像头接口（CAMIF）实现监控系统设计，通过Internet互联网实现远程无线控制。关键词：嵌入式系统；远程图像监控；WINCEDesign of Remote Video Monitoring System Based on S3C2440Abstract：Key words：目录一前言4二总体方案设计4三单元模块设计5四软件设计8五系统调试9六设计总结 10七参考文献 10一、 前言嵌入式系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应了各种应用系统中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等的严格要求，它通过为现有嵌入式系统增加因特网接入能力来扩展其功能,一般指设备通过嵌入式模块而非PC 系统直接接入Internet, 以Internet 为介质实现信息交互的过程, 通常又称为非PC接入。嵌入式系统利用网络接口控制芯片实现与网络的通信功能, 成本低, 控制方便可靠, 满足系统对通信的要求。随着计算机技术和半导体技术的发展,单片机等嵌入式微控制器在各个领域取得了广泛的应用,而ARM嵌入式微处理器则是一种高性能、低功耗的R ISC微控制器芯片。目前ARM芯片已广泛应用于无线产品、PDA、GPS、消费电子、汽车电子、工业控制、医疗产品、智能卡等领域。温度、光照采集与控制技术是现代测量、控制系统的重要组成部分。基于S3C2440远程图像监控系统设计使用三星嵌入式处理器S3C2440设计实现了一个远程图像监控系统通过这个系统我们可以远在千里之外控制一个摄像机进行图像采集并回传系统通过以太网传递信息，发出和接受命令，实现互联网远程控制。二、 总体设计方案1.S3C2440介绍本系统采用了三星的S3C2440嵌人式处理器和WINCE5.0操作系统。S3C2440使用ARM920T内核，主频是400M，除了集成通用的串口控制器，USB控制器，AD转换器，GPIO等功能之外，还集成了一个摄像头接口(CAMIF)，这个接口是远程图像采集的核心部分。S3C2440处理器内部集成了ARM920T内核,资源丰富,带独立的16KB 的指令cache 和16kB 的数据cache 、LCD 控制器、RAM 控制器、NAND 闪存控制器、3 路UART、4路DMA、4 路带PWM 的timer 、并行I/ O 口、8 路10 位ADC、Touch Screen 接口、I2C 接口、I2S 接口、2 个USB接口控制器、2 路SPI ,主频最高可达533MHz。在此基础上, 开发板还配备了64M SDRAM、64M NandFlash、2M Nor Flash 、1 个100M 以太网RJ - 45 接口、1个USB Host 、1 个USB Slave B 型接口、1 个2. 0mm 间距10 针J TAG接口。系统在S3C2440处理器的控制下从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后经过编码、DMA传输到内存缓冲，接着由软件对内存中的数字视频数据进行压缩和打包最后通过通信单元将图像以IP包的方式发送到监控中心的服务器。2系统模块设计基于S3C2440远程图像监控系统CPU采用以ARM920T为内核的S3C2440芯片，配合电源与时钟电路、系统时钟、复位电路、视频解码模块、RS232到RS485的转换接口、网络接口、摄像头等实现系统远程监控的功能。其中，视频解码模块由SAA7113芯片实现，SAA7113 芯片就是“外部图像传感器”，它向嵌入式系统的摄像机接口提供了采样到的标准的ITU 视频数据。RS232到RS485的接口则通过MAX485芯片实现。网络接口部分是通过驱动程序对以太网控制芯片DM9000 的控制，实现了网络数据传输功能。图像信息采集由S3C2440芯片本身集成的CAMIF接口实现。系统模块设计图如图1:摄像头SAA7113MAX485SDRAM电源与时钟FLASHJTAG接口网口S3C2440图1系统模块设计图三、 单元模块设计1. 电源模块设计开发板上只有一个跳线 J2，它用于选择LCD 驱动板的输入电压，在标准配置中，所接为3.5 寸LCD，电压选择为5V。通过不同的电压转换电路获得5V、3.3V、1.8V、1.25V等电源，实现对系统的供电。图3 1.8V电源图2 5V电源图5 1.25V电源图4 3.3V电源2. SAA7113视频解码模块视频解码模块采用的是NXP公司推出的视频解码系列芯片SAA7113，主要作用是把输入模拟视频信号解码成标准的BT656 YuV4：2：2数字信号，相当于一种AD器件。对SAA7113配置需要通过IIC 总线进行，分配S3C2440的GPIO 的E15模拟IIC 的SDA 线，E14模拟IIC的SCL线。另外，SAA7113的CE引脚和S3C2440的一个GPIO引脚相连，这样在我们就可以控制SAA71 13的工作状态，当不需要采集图像时，将该GPIO口输出低电平，这样SAA7113芯片就处于低功耗状态节省电能的消耗。SAA7113芯片就是“外部图像传感器”，它向嵌入式系统的摄像机接口提供了采样到的标准的ITU视频数据这些数据又经过DMA的P端口或C端口控制传输到了内存这样我们就可以在内存中对图像数据做进一步的加工处理。图6 视频解码模块3. MAX485转换接口摄像机的云台控制接口采用RS485通信方式。它由跳转代码，因S3C2440内部只有RS232的控制器，位于远端的嵌入式系统与其相邻的PC2通过串口相连，为此使用MAX485芯片设计了一个RS232到RS485的转换接口。系统硬件设计对于一个嵌入式系统，该电路原理如图7所示：图7 RS232-485转换接口4. 网络接口模块网络接口模块通过驱动程序对以太网控制芯片DM9000 的控制，实现了网络数据传输功能。DM9000 是完全综合的、成本较低的单一快速以太网控制器芯片，具有通用的处理器接口。它被设计为低功耗、高处理性能，而其设计又非常简单，所以可以容易的完成不同系统的软件驱动开发。S3C2440DM9000RJ45图8 网络模块硬件上要完成DM9000 与ARM 芯片S3C2440 三大总线连接，以及DM9000 与网络变压器YL18-2050S（或YL37-1107S）+以太网水晶接头RJ45 的连接。基于ARM 嵌入式系统和以太网的接口如图1。开始现场保护出错？错误处理收新数据读取新数据送上层应用软件处理发送数据？确定接收主机的物理地址发送数据中断返回图 9（b） 中断服务程序图 9（a） 主程序主程序初始化获取参数检测网卡开中断中断服务结束驱动程序运行时，操作系统先调用检测例程以发现安装的网卡，如网卡支持即插即用，检测例程自动发现网卡参数。否则，驱动程序运行前，设置好网卡参数供驱动程序使用。核心发送数据时，调用驱动程序的发送例程。将数据写入空间，再激活物理发送过程。面向物理层接口程序中断处理例程。当网卡接收数据、发送过程结束或出错时，网卡产生中断，核心调用中断处理例程，再判断中断发生原因，并进行处理。驱动程序流程如图9，分为主程序和中断服务程序，主程序进行DM9000 的初始化和网卡检测、网卡参数获取。中断服务程序以程序查询方式识别中断源，完成相应处理。具体分别如图9(a)和(b)。在整个过程中，首先要通过检测物理设备的硬件特征判断网络物理设备是否存在，然后决定是否启动这个驱动程序。接着会对设备进行资源配置，比如，即插即用的硬件就可在这个时候进行配置；而在本嵌入式平台上，以太网的MAC 地址也在这里指定。配置好硬件占用的资源后，就可向系统申请这些资源，如中断、I/O 空间等。最后，对结构体net_device相应的成员变量初始化，使得一个网络设备可被系统使用。5. Camera接口模块CCD_CLKCCD_VCCD_HCCD_DATACCD摄像头CAMPCLKCAMVSYNCCAMHREFCAMDATAS3C2440 CAMIF接口图10 CCD摄像头与S3C2440接口2GPIO_E15SDASCLLLCRTS1(VS)RTS0(HREF)VPO0VPO7GPIO_E14CAMPCLKCAMVSYNCCAMHREFCAMDATACCD摄像头模拟接口S