基于GPRS的无线图像监控系统

1、武汉工业学院武汉工业学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 设计（论文）题目：设计（论文）题目：基于基于 gprsgprs 的无线图像监控系统的无线图像监控系统 姓姓 名名 学学 号号 院院 （系）（系） 专专 业业 指导教师指导教师 20072007 年年 6 6 月月 1010 日日 摘摘 要要 近年来，图像监控以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多重 要场合，成为安全监控的主要手段；再加上通信行业的不断完善，无线监控系 统也随之发展起来。 本课题主要研究的就是基于 gprs 的无线远程监控系统，简单讲就是图像 的采集、存储和发送的过程，在这个系统中，选用到了 c328-7640

2、数字摄像头、 msp430 单片机和 gprs 通信模块，其中 msp430 单片机是其它两个模块之间 的桥梁。该系统是利用 msp430 单片机控制 c328-7640 数字摄像头采集图片， 同时将采集到的图片暂存于 msp430 单片机内部，然后再通过 gprs 通信模块 把存储器中的图片发送出去。 msp430 单片机是通过它内部的两个串行通信接口与 c328-7640 数字摄像 头和 gprs 通信模块相连接的。为实现整个系统的正常运行，当然也会有相应 的软件程序来辅助。iar 公司为 msp430 系列提供了集成调试环境 embedded workbench 和 c 语言调试器 c-

3、spy，整个系统在 cspy 环境下进行调试,下载 是在连接之后,调试之前,通过计算机的串口下载整个程序。 关键词： c328-7640、msp430、gprs、异步 wireless image monitor system based on gprs abstract in recent years, the image monitor which is visual、convenient and abundant in the information is widely used in lots of important occasions .it also become the mai

4、n means in security monitor. and the wireless monitoring system is developed with the progress of the communication. this project puts its emphasis on the wireless long-range monitoring system based on gprs. that is a process including image collection 、memory and send. in this system，we use the c32

5、8-7640 digital lens , msp430 one-chip computer and gprs communication module which is the key component of the whole system. we utilize msp430 one-chip computer to control c328-7640 digital lens for collecting pictures. at the same time，these pictures are kept in the inside of the msp430 one- chip c

6、omputer, then the pictures among the memories are sent out through gprs communication module. msp430 one-chip computer links the c328-7640 digital lens and gprs communication module through its two serial communication interface. in order to realize the normal running of the whole system, the corres

7、ponding software procedures will certainly assist it. iar company supply integrated debugged environmental embedded workbench for msp430 series and c language debugging device c-sp. the whole system is debugged under the environment of c-spy. download is after joining，and before debugging. we downlo

8、ad the whole procedure through serial port of computer. key word: c328-7640、msp430、gprs、uart 1 目 录 第 1 章 绪 论.4 1.1 研究背景.4 1.2 研究意义.4 1.3 研究的主要内容和重点.2 1.4 章节安排.2 第 2 章 系统介绍.3 2.1 系统设计.3 2.2 软件所开发的平台.4 第 3 章 图像的采集.8 3.1 msp430 单片机.8 3.1.1 msp430 单片机的发展.8 3.1.2 msp430 单片机的特点.9 3.1.3: msp430 系列与 89c51 系

9、列的比较.10 3.1.4 msp430f149 芯片.11 3.2 c328-7640 摄像头.14 3.2.1 特点：.14 3.2.2 系统配置：.15 3.2.3 工作命令字符串.15 3.3 图片采集的软件实现.16 3.3.1 系统初始化子函数：.16 3.3.2 串口寄存器初始化函数.17 3.2.2 msp430 单片机要控制摄像头工作.18 第 4 章 图像的发送.22 4.1 gprs 模块简介.22 4.1.1 gprs 产生的原因.22 4.1.2 gprs 的特点.23 4.2 gprs 模块的 at 指令集.23 4.2.1 at+cgatt.24 2 4.2.2

10、at+cgdcont.24 4.2.3 at+cgact.24 4.2.4 at+cipstart.25 4.2.5 at+cipsend.25 4.3 图片发送的软件实现.25 4.3.1 系统初始化.25 4.3.2 串口寄存器初始化函数.26 4.3.3 msp430 单片机控制 gprs 模块工作.26 第 5 章 系统调试.29 5.1 调试环境.29 5.2 调试步骤.29 5.3 调试过程中遇到的问题.30 结 论.31 致 谢.33 参考资料及文献.34 3 第第 1 1 章章 绪绪 论论 1.11.1 研究背景研究背景 远程图像传输监控系统是互连时代的千里眼,通过现有的网络（

11、包括局域网,广 域网,internet,gprs, adsl,isdn,电话线）将视频监控图像传送到观看者的电 脑屏幕上. 远程图像传输系统没有地理位置,区域的限制,无论您身在何处都能 看到您所要看的视频监控图像,并能够对图像进行控制,录像,回放检索. 无线图像采集监控系统具有独特的移动性，易操作性以及低廉的价格，在 很多行业里推广，比如： （1）交通行业遥视系统，可以方便地实现图像监控交通的忙碌情况；在智 能楼宇领域实现车库无人监控系统。 （2）在公安系统内方便实现自动的图像监控系统；在旅游行业实现无人的 景区监控系统；在消防行业实现森林防火监控系统等等。 图像传感器 gprs 微处理器 系

12、统 存储器 gprs网 络模块 gprs网 络模块 图像采集终端 系统管理终端 图 1.1 系统结构图 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 1 1.21.2 研究意义研究意义 远程监控系统是一种全新的监控系统，它打破了传统的闭路电视监控系统 的局限，可协调不同设备的需求，确保无缝通信，解决视频、音频、数字等信 号在网络上的传输。这种新兴的交互式多媒体监控系统将逐步渗透到生产、生 活的方方面面。随着网络技术、通 信技术以及视频点播技术的发展与成熟，它 将得到广泛应用。 远程监控系统之所以能够得到广泛的发展，与其自身的特点也是分不开的， 与以往的有线图像监控系统需要铺设大

13、量的地上地下设备线路，可移动性差的 情况相比，本无线图像监控系统，不仅缩短了安装布线的时间，远端数目易于 扩展。就使用上它的机动性，便利性，也是有线网络所不及，就成本上，它可 省下一笔可观的布线费用，修改装潢费用，基本上使用的空间较为弹性许多。 1.31.3 研究的主要内容和重点研究的主要内容和重点 基于 gprs 的无线图像监控系统简单讲，研究的是图像的采集、存储 以及图像的发送过程，其中通过 gprs 模块的图像发送过程是该课题研究的重 点。作者主要承担前端软件的实现过程。 gprs 无线图像监控系统是基于移动的 gprs 网络，主要由以下两个部分 组成： （1）视频的采集压缩模块 （2）

14、无线的数据传输模块 系统结构简洁明了，扩展性好，能适应多变的监控要求。 前端的视频采集模块实现的功能是从数字化摄像头中捕捉瞬时的图片信息， 然后压缩成 jpeg 格式保存。 图片采集压缩后就可以将压缩好的视频图像文件传送到目标主机：传送的 方式是通过移动的 gprs 网络。 1.41.4 章节安排章节安排 本文主要从系统的设计思路、需求分析、系统介绍、详细设计说明以及系 统的完善与更新等方面来阐述，全面的对此系统进行研究和总结。具体结构安 排如下： 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 2 一、系统介绍： 二、图像采集的实现 三、通过 gprs 网络，实现图片的发送过程

15、 四、系统调试 五、总结设计中的得失 第第 2 2 章章 系统介绍系统介绍 2.12.1 系统设计系统设计 整个系统选用了比较流行的单片机 msp430 系列中的 msp430f149 芯片、 数字化摄像头 c328-7640 和 gprs 通信模块，其选用的原因，在三、四章便会 得到答案，而这三个模块的连接示意图如图 2.1 所示： cpu msp430 数字摄像头 ov7640 gprs网络模 块 sim100-e 存储器 uart0uart1 图 2.1 硬件系统结构图 图像的采集过程是通过 msp430 单片机控制数字化摄像头 c328-7640 完成 的，c328-7640 自身已经

16、封装好了一定的工作命令，当 msp430 单片机通过通 信接口给 c328-7640 成功发送命令，且 c328-7640 也顺利接收到了该命令，那 么 c328-7640 便会依据该命的指示进行工作了。实现图像的采集，要通过好几 条的命令字符才能实现，其实现过程将会在第 3 章中详细的进行介绍。 当摄像头采集到图片后，msp430 单片机会继续控制摄像头将将采集到的 图片数据压缩分包然后再传给单片机，单片机便会把这些数据信息存储 flash 存储器中。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 3 msp430 单片机与 gprs 网络模块相连是为了实现图片的发送过程，

17、msp430 单片机是通过 at 命令控制 gprs 通信模块工作的，gprs 通信模块只 要顺利接收到 msp430 单片机发来的 at 命令，gprs 通信模块就会通过 gprs 网络将图片发送出去。 2.22.2 软件所开发的平台软件所开发的平台 作者所用的开发环境是在ew23环境下进行编程,c语言,连接，在cspy环 境下进行调试,下载是在连接之后,调试之前,通过计算机的串口下载的。下面就 来将以下具体操作步骤: （1）运行workbench 要运行workbench，可以双击workbench的图标。workbench运行后将显示 embedded workbench主窗口，见图2.

18、2： 图2.2 embedded workbench主窗口 （2）创建新项目 可以利用菜单命令创建项目。 从file菜单中选择 new.，显示对话框如图2.3 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 4 图2.3 新建一个项目的界面 然后点框中的workspace，再选择确定，便会出现下面的对话框 图2.4 这个对话框是用来选择保存位置、确定文件名的，在“保存在”点下箭头 选好位置、在“文件名（n）”后面的框中确定文件名，然后点保存，便会出 现下面的对话框： 图2.5 选择“project”，便会出现下拉菜单，选菜单中的“add a new project. ”， 便会弹

19、出下面对话框 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 5 图2.6 这个对话框是用来选择保存位置、确定文件名的，在“保存在”点下箭头 选好位置、在“文件名（n）”后面的框中确定文件名，然后点“create”，便 会出现下面的对话框： 图2.7 选择“project”，便会出现下拉菜单，然后点“add files.”，接着弹出下 面对话框： 图2.8 选择你所要调试的程序，点“打开”，便会有程序加载进来，同时会弹出 一个对话框，选择“project”，便会出现下拉菜单，然后点“options”，便会 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 6 弹出下面

20、对话框 图2.9 点“ceneral”，选“msp430f149”，再点“xlink”，便会弹出一个对 话框，在那个对话框中点“include”，便会出现如下所示对话框 图2.10 在这个对话框中选“override default library name”和“override default”再 点“c-spy”，便会出现下面对话框，点“driver”的下拉菜单，其中选 “flash emulation tool” 表示在有硬件支持下进行的调试，即可以将程序下载 到硬件内部，选“simulator”表示在无硬件下了虚拟仿真。选好后点“ok”， 就可以开始调试了。 武汉工业学院本科毕业论文

21、基于 grrs 的无线图象监控系统 7 图2.11 调试时，选择“project”下拉菜单中的“debug”即可。 第第 3 3 章章 图像的采集图像的采集 图像的采集过程，是采用 msp430 单片机和数字化摄像头 c328-7640 这两个 模块实现的，本章就来介绍有关这两个芯片的一些内容，以及图片采集的软件 实现。 3.13.1 msp430msp430 单片机单片机 3.1.13.1.1 msp430msp430 单片机的发展单片机的发展 msp430 系列是一个 16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单 片机，在 1996 年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵

22、活 的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。回忆 msp430 系列 单片机的发展过程，可以看出有这样三个阶段： 开始阶段 从 1996 年推出 msp430 系列开始到 2000 年初，这个阶段首 先推出有 33x 、 32x 、 31x 等几个系列，而后于 2000 年初又推出了 11x 、 11x1 系列。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 8 msp430 的 33x 、 32x 、 31x 等系列具有 lcd 驱动模块，对提高系 统的集成度较有利。11x/11x1 系列采用 20 脚封装，内存容量、片上功能和 i/o 引脚数比较少，但是价格比较低

23、廉。 为使 msp430 在具备 33x 、 32x 、 31x 等系列的特点，而且价位低廉 的情况下， ti 公司将 flash 技术引入 msp430 系列中。在 2000 年 7 月推 出 f13x/f14x 系列，在 2001 年 7 月到 2002 年又相继推出 f41x 、 f43x 、 f44x 这些全部是 flash 型单片机。 msp430 系列由于具有 flash 存储器，在系统设计、开发调试及实际应用 上都表现出较明显的优点。这是 ti 公司推出具有 flash 型存储器及 jtag 边界扫描技术的廉价开发工具 msp-fet430x110 ，将国际上先进的 jtag 技

24、 术和 flash 在线编程技术引入 msp430 。 这种以 flash 技术与 fet 开发工具组合的开发方式，具有方便、廉价、 实用等优点，给用户提供了一个较为理想的样机开发方式。 另外， 2001 年 ti 公司又公布了 bootstrap 技术，利用它可在烧断熔丝以后只要几根线就 可更改并运行内部的程序。这为系统软件的升级提供了又一方便的手段。 bootstrap 具有很高的保密性，口令可达到 32 个字节的长度。 蓬勃发展阶段 基于前一阶段的良好基础，ti 公司在 2002 年底和 2003 年期间又陆续推出了 f15x 和 f16x 系列的产品。 在 2003 年中， ti 公司

25、还推出了专门用于电量计量的 msp430fe42x 和 用于水表、气表、热表上的具有无磁传感模块的 msp430fw42x 单片机。我 们相信由于 msp430 的开放性的基本架构和新技术的应用，新的 msp430 的 产品品种必将会不断出现。 3.1.23.1.2 msp430msp430 单片机的特点单片机的特点 msp430 系列单片机的迅速发展和应用范围的不断扩大，主要取决于以下 的特点。 强大的处理能力： msp430 系列单片机是一个 16 位的单片机，采用了 精简指令集（risc）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、 4 种 目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以

26、及大量的模拟指令；大量的寄存 器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高 的处理速度，在 8mhz 晶体驱动下指令周期为 125 ns 。这些特点保证了可编 制出高效率的源程序。 超低功耗： msp430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片 的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 9 首先，msp430 系列单片机的电源电压采用的是 1.8-3.6v 电压。 其次，在 msp430 系列中有两个不同的系统时钟系统：基本时钟系统和锁 频环（fll 和 fll+）时钟系统或 dco 数字

27、振荡器时钟系统。 由于系统运行时打开的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功 耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（am）和五种低功耗模式 （lpm0lpm4）。在等待方式下，耗电为 0.7ua ，在节电方式下，最低可达 0.1ua 。 系统工作稳定：上电复位后，首先由 dcoclk 启动 cpu ，以保证程序 从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件 可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在 用做 cpu 时钟 mclk 时发生故障， dco 会自动启动，以保证系统正常工 作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。 丰富的片上外

28、围模块：msp430 系列单片机的各成员都集成了较丰富的片 内外设。它们分别是看门狗（wdt）、模拟比较器 a 、定时器 a （timer_a）、定时器 b （timer_b）、串口 0 、1（usart0 、1）、硬件 乘法器、液晶驱动器、 10 位 /12 位 adc 、 i 2 c 总线直接数据存取 （dma）、端口 0（p0）、端口 16 （p1p6）、基本定时器（ basic timer ）等的一些外围模块的不同组合。msp430 系列单片机的这些片内外设为系统 的单片解决方案提供了极大的方便。 方便高效的开发环境：目前 msp430 系列有 opt 型、 flash 型和 rom

29、型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于 opt 型和 rom 型的器件是使用仿真器开发成功之后在烧写或掩膜芯片；对于 flash 型则有 十分方便的开发调试环境，因为器件片内有 jtag 调试接口，还有可电擦写的 flash 存储器，因此采用先下载程序到 flash 内，再在器件内通过软件控 制程序的运行，由 jtag 接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。 这种方式只需要一台 pc 机和一个 jtag 调试器，而不需要仿真器和编程器。 开发语言有汇编语言和 c 语言。 msp430 单片机目前主要以 flash 型为主。 3.1.3:3.1.3: msp430msp430

30、系列与系列与 89c5189c51 系列的比较系列的比较 在该系统中，之所以选用 msp430 系列的单片机，这是与其自身的特点分 不开的，为能更明确地说明这一点，下面我们就将 msp430 系列与 89c51 系列 作个比较。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 10 首先， 89c51 单片机是 8 位单片机。其指令是采用的被称为“cisc”的 复杂指令集，共具有 111 条指令。而 msp430 单片机是 16 位的单片机，采用 了精简指令集（risc）结构，只有简洁的 27 条指令，大量的指令则是模拟指 令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些

31、内核指令均为 单周期指令，功能强，运行的速度快。 其次， 89c51 单片机本身的电源电压是 5 伏，有两种低功耗方式：待机方 式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为 24ma ，在掉电状态下，其耗电电流 仍为 3ma ；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到 2v ，但是为了保存内 部 ram 中的数据，还需要提供约 50ua 的电流。而 msp430 系列单片机在 低功耗方面的优越之处，则是 89c51 系列不可比拟的。正因为如此，msp430 更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。 再者，89c51 系列单片机由于其内部总线是 8 位的，其内部功能模块基本 上都是 8 位的虽然经过各

32、种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结构 本身的限制很大，尤其模拟功能部件的增加更显困难。 msp430 系列其基本 架构是 16 位的，同时在其内部的数据总线经过转换还存在 8 位的总线，在加 上本身就是混合型的结构，因而对它这样的开放型的架构来说，无论扩展 8 位 的功能模块，还是 16 位的功能模块，即使扩展模 / 数转换或数 / 模转换这 类的功能模块也是很方便的。这也就是为什么 msp430 系列产品和其中功能 部件迅速增加的原因。 最后，就是在开发工具上面。对于 89c 51 来说，由于它是最早进入中国 的单片机，人们对它在熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力，创造了不少 适

33、合我们使用的开发工具。但是如何实现在线编程还是一个很大的问题。对于 msp430 系列而言，由于引进了 flash 型程序存储器和 jtag 技术，不仅使 开发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编程。 3.1.43.1.4 msp430f149msp430f149 芯片芯片 在该系统中，我们所选的单片机型号是 msp430f149，选它的主要原因是 它有两个通信串口，可以同时接摄像头和 gprs 模块，这样方便于图片的采集 和发送同时进行，互不影响。接下来就具体介绍一些该单片机内外设计原理与 使用方法。 （1）处理单元 处理单元基于一种一致的正交设计的cpu 和指令集这种设计

34、结构形成了 一种对应用开发高度透明，并以编程简单著称的类risc 体系除了程序流指 令以外的所有操作， 自然都是作为寄存器操作，连同7 种源寻址方式和4 种目 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 11 的操作数寻址方式来执行的 （2）运行模式 msp430具有一种活动模式和五种软件可选的低功耗运行模式。一个中断事 件可以将芯片从五种低功耗模式中的任何一种唤醒，为请求服务并在从中断程 序返回时恢复低功耗模式。 （3）振荡器和系统时钟 三个时钟被用于系统-由cpu 和系统使用的主系统(主)时钟(mclk)，由外 设模块使用的子系统(主)时钟(smclk)，和源自lfxt1

35、clk(晶体频率)，用于周 边模块的辅助时钟(aclk)一次por 之后，dcoclk 被默认使用，dcor 位被复位，dco 位被设置到标称初始频率另外，无论lfxt1clk(由xts=1 选择xt1 模式)或xt2clk 产生mclk 失败，dcoclk 被自动选择以确保可 靠工作smclk 能够从lfxt2clk 或者dcoclk 产生aclk 常由 lfxt1clk 产生 （4）看门狗定时器 看门狗定时器（wdt）模块的主要功能是在软件发生混乱之后执行一次受 控系统重启如果选定的时间间隔到期，发生一次系统复位如果应用中不需 要看门狗功能，模块能够工作于一个间隔定时器，在选定的时间间隔之

36、后，它 产生一次中断看门狗定时器计数器(wdtcnt)是一个15/16 位增计数器，它 不能由软件直接访问。wdtcnt 利用看门狗定时器控制寄存器(wdtctl)来 控制，它是一个8 位的读/写寄存器在两种工作方式(看门狗或定时器)中，对 wdtctl 的写入，只有在高字节中使用正确的口令(05ah)才有可能任何 05ah 以外的数值写入wdtctl 的高字节，将产生一次系统复位puc。读出的 口令是069h，以最小化对wdtctl 寄存器的意外写入操作除了看门狗定时 器的控制位外，还有两位也包含在wdtctl 寄存器中，用于配置nmi 引脚。 （5）存储器组织 内含引导程序装载程序(boo

37、tstrap loader)的引导rom引导程序装载程序的目 的是把数据下载到闪速存储器中各种写，读，和擦除操作需要正确的下载环 境引导装载程序仅在f版本的器件上可用 引导装载程序的功能： 读定义：将外设寄存器或存储器的数据施加并发送到引脚p1.1上(bsltx) 写定义：从引脚p2.2(bslrx)读数据并把他们写进闪速存储器 utxifg1 urxifg1 utxe0 urxe0 ，uspie0 utxe1 urxe1 ，uspie1 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 12 （6）usart0 和usart1 在msp430f149 中有两个已实现的usart

38、外设：usart0 和 usart1两者具有相同的功能。他们用不同的引脚通信，用不同的寄存器控 制模块。相同功能的寄存器具有不同的地址通用同步（spi）/异步（uart） 接口是一个用于串行通信的专门的外设模块。利用双缓冲的发送和接收通道， usart 支持同步spi(3 或4 个脚)，和异步uart 通信协议。在该系统中，我 们选择异步借口串行通信（uart），因为它具有以下的特点，便于本系统操 作；异步模式，包括线路空闲多机通信协议及多地址位多机通信协议；有两个 移位寄存器，串行通信移入urxd，从utxd移出；数据发送和接收都从最低 位开始；可编程的发送和接收数据速率；具有状态标志。 u

39、sart模块的寄存器： 1）uxclt 控制寄存器 usart模块的基本操作由此寄存器的控制位决定。如通信协议的选择、通 信模式及校验位等。其中bit5，bit6和bit7三位在spi模式下没有用到，在 uart模式下全都用到了。该寄存器各位定义如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 penapevspcharlistensyncmmswrst 2）uxtctl 发送控制寄存器 uxtctl寄存器控制与数据发送操作相关的usart模块硬件。其中bit1和 bit7两位在uart模式下没有用到，而在spi模式下bit2和bit3未用到。该寄存 器各位定义如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 c

40、kplckplssel1ssel0urxsetxwakestctxept 3）urctl 接收控制寄存器 urctl控制与接收操作相关的串行口硬件，并保存由最新写入接受缓 存urxbuf的字符引起的出错状况和唤醒条件。一旦 pe、fe、oe、brk、rxerr 和 rxwark等位的任何一位被置位，都不能通 过接收到下一个字符来复位。他们的复位要通过访问接收缓存或串行口的软件 复位，或系统复位，或直接指令修改。该寄存器各位定义如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 fepeoebrkurxeieurxwierxwakerxerr 4）uxbr0,uxbr1 波特率选择寄存器0和1 这两个寄存器

41、用于选择波特率发生器的分频器分频因子的整数部分。 5）uxmctl 波特率调整控制寄存器 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 13 用于调整波特率发生器的分频器分频因子的小数部分。 6）urxbuf 接收数据缓存 用于存放等待发送的数据。 （7）外围设备 外设通过数据、地址和控制总线连接到cpu，并能容易地用内存操作指令处 理数字i/o有6 个已实现的8 位端口p1 到p6端口p1 和p2 用7 个控制寄存 器，端口p3，p4，p5，p6 仅使用4 个寄存器，为应用提供数字输入/输出的最 大灵活性： 所有单个i/o 口可独立编程 任何输入输出和中断条件的组合都是可能的

42、 端口p1 和p2 的所有8 位对外部事件的中断处理完全实现 利用所有指令对所有寄存器的读/写访问都是可能的 （8）特殊功能寄存器 大多数中断和模块的使能位被集中于最低地址空间没有分配功能用途的特 殊功能寄存器位在物理上并不存在于器件中这种安排提供简单的软件访问 中断使能1和2 wdtie：看门狗定时器中断使能信号 ofie： 振荡器故障中断使能信号 nmiie：非屏蔽中断使能信号 accvie：(非)屏蔽中断使能信号，访问违例如果闪速存储器/模块忙 urxie0：usart0，uart，和spi接收中断使能信号 utxie0：usart0，uart，和spi发送中断使能信号 urxie1：u

43、sart1，uart，和spi接收中断使能信号 utxie1：usart1，uart，和spi发送中断使能信号 图例：rw：位可读可写 rw-0：位可读可写，由puc复位 空格：器件中不存在的sfr位 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 14 3.23.2 c328-7640c328-7640 摄像头摄像头 3.2.1 特点： c328 可以被用来与无线设备或是 pda 主机连接，完成视频捕捉及 jpeg 格式的图像压缩功能。用户只需要从主机发出视频捕捉命令就可以得到一幅完 整的被捕捉图像的信息在帧，然后 jpeg 引擎将这幅图片压缩并传送给主机。 特性如下： （1）

44、是一种小型化，低成本，低功耗的应用在高分辨率串行总线安全系统或是 pad 附件中的摄像模块。 （2）提供 eeprom，存储外部主机经由 rs232 总线写入的命令。 （3）异步串行接口，提供静态图片 115.2kbps 的传输速度，提供 160 x128 大小 影像每秒 0.75 帧的传输速度。 （4）在有全景象 ov740/8 vga 色彩传感器。 （5）内置 jpeg 多媒体数字信号编解码器，针对不同的图像分辨率的要求。 （6）内置了一些特定的电路，使之具有 vga，cif，sif，qcif，的图像分辨 率。 （7）内置色彩转换电路，可以形成 2 灰度，4 灰度，8 灰度，12 位 rg

45、b 或是 标准 jpeg 格式的图像。 （8）不需要外部 dram 的支持。 3.2.2 系统配置： （1）图像传感器 采用具有一个 8 位 ycbcr 接口的全景象 ov7640/8 vga 彩色数字图像芯 片。 （2）ov528 串行桥电路 ov528 串行桥电路是一个 jpeg 多媒体数字信号编解码器嵌入的控制芯片， 它将从图像芯片得道的图片数据压缩并传给外部器件。ov528 从 ov7640 摄像 芯片接收 8 位的 ycbcr422 连续视频数据。摄像接口电路按照从主机发出的串 行指令，同步端输入的视频数据，按用户要求的分辨率完成特定窗口电路以及 色位转换功能。 通过对不同的图像质量

46、的设定，jpeg 编码可以达到更高的图像压缩率或 是更好的图像显示质量来形成不同分辨率的图像。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 15 （3）程序存储器 c328 内置了一个串行的程序存储器 eeprom，其对外部控制器提供了量 好的用户界面命令。 3.2.3 工作命令字符串 sync（aa 0d 00 00 00 00) -主机与摄像头建立同步 ack （aa 0e xx 00 00 00) -前一操作成功的响应 initial (aa 01 00 03 01 07) -设置图像为 8 位灰度，分辨率为 8060 get picture snapshot pict

47、ure (aa 04 01 00 00 00) -从摄像头获取图像 initial jpeg preview，vga (aa 01 00 07 07 07) -设置图像为 jpeg 格式，分辨率为 640480 set package size 512 bytes size（aa 06 08 00 02 00） -设定图像数据包大小为 512b snapshot compressed picture (aa 05 00 00 00 00) -抓取一帧图像并保存在缓存中，图像为压缩格式 ack package id：0001h (aa oe 00 00 01 00) -接受第一包图像数据成功的响

48、应 ack package id：f0f0h（aa 0e 00 00 f0 f0） -接受最后一包数据成功的响应 data snapshot picture（aa 0a 01 xx xx xx） -快照图片数据 image data package 512bytes，id：0000h - id 为 0000h 的 512b 图像数据包 image data package 512bytes，id：0001h -id 为 0001h 的 512b 图像数据包 the last image data package -最后一个图像数据包 initial preview，vga（aa 01 00 0

49、6 07 07） -系统初始化,设置图片为 16 位色，jpeg 格式分辨率 为 640 x480， 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 16 snapshot uncompressed picture（aa 05 01 00 00 00） -抓取一帧图像并保存在缓存中，图像为不压缩格式 3.33.3 图片采集的软件实现图片采集的软件实现 数字摄像头 c328-7640 自身已经封装好了一定的工作命令，当 msp430 单 片机通过串行接口给 c328-7640 成功发送命令，且 c328-7640 也顺利接收到该 命令时，那么 c328-7640 便会依照该命的指示

50、进行工作了。在实现图片采集时， msp430 单片机是通过 uart0 口和数字摄像头 c328-7640 连接，采用异步传输 通信，来完成整个图片的采集过程。 3.3.1 系统初始化子函数： (1) 系统初始化子函数的流程图如下所示 关闭看门狗 串口初始化8m 开中断 设置晶振为 8m 图 3.1 系统初始化流程图 (2) 程序： main() /主函数 wdtctl = wdtpw + wdthold; /关闭看门狗 bcsctl1 /open 8 m do /判断晶振失效 fg1 for (i = 0 xff; i 0;i-); while (ifg1 武汉工业学院本科毕业论文 基于 g

51、rrs 的无线图象监控系统 17 bcsctl2 |=selm1+sels ; / mclk=aclk=8 m，aclk32.768k delay_4us(100); /延时 437us，以便晶振启动。可以自己任选时长 uxd0(); / 串口主函数 _eint(); /通用中断允许 3.3.2 串口寄存器初始化函数 (1) 程序流图如下 控制和状态寄存器 swrst复位，usart允许 控制寄存器 设置8位数据位,1位停止位,无校验 设置波特率 设置输入输出口 接收中断允许 发送控制寄存器 选择系统主时钟smclk 图 3.2 寄存器初始化程序流图 (2) 程序 void uxd0(void

52、) / 串口调用子函数 uctl0 / uclk = smclk8m ubr00 = 0 x2b; / 8mhz/14400- 0 x22b-波特率是 14400；低八位 ubr10 = 0 x02; /高八位 umctl0 = 0 xaa; /位调整，小数部分 me1 |= urxe0+utxe0; /使能接收数据 使能发送数据 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 18 ie1 |= urxie0; p3sel |= 0 x30; /选用的是 uxd0 口，而不是 uxd1 口 p3dir |= 0 x10; 3.2.2 msp430 单片机要控制摄像头工作 (1)

53、 msp430 单片机要控制摄像头工作，首先要与其建立同步，下图便是摄像头 与主机建立同步的程序流程图和相应的程序： 注意：“主机给摄像头建立同步”该命令系统最多只允许发送 60 次。 主机与摄像头建立同步 摄像头与主机建立同步 命令正确 （ack） 命令正确 （ack） n y n 图 3.3 建立同步 1）主机与摄像头建立同步 执行命令：sync6=0 xaa,0 x0d,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 回 复：ack6=0 xaa,0 x0e,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 该部分最多只允许循环 60 次，如果循环 60 次之后还未成功，那么就跳出 程

54、序，重新开始。 2）摄像头与主机建立同步 执行命令：sync6=0 xaa,0 x0d,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 回 复：ack6=0 xaa,0 x0e,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; (2) msp430 单片机控制摄像头拍摄照片，并将拍摄到的照片转存到 msp430 单片机内。其程序流程如下图所示： 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 19 设置图像 抓取图像并保存 从摄像头中获取照片 成功响应 成功响应 成功响应 成功响应 快照数据 成功响应 设置图像包大小 编号为0000h的包数据 编号为f0f0h的包数据 成功响应

55、 成功响应 y n y n y n y n y n y n y n 图 3.4 拍摄图片 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 20 1）设置图像为 jpeg 格式，分辨率为 640480 执行命令：initial6=0 xaa,0 x01,0 x00,0 x07,0 x07,0 x07; 回 复：ack6=0 xaa,0 x0e,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 2）设置数据包大小为 512 字节 执行命令：set_pack6=0 xaa,0 x06,0 x08,0 x00,0 x02,0 x00; 回 复: ack6=0 xaa,0 x0e,0 x0

56、0,0 x00,0 x00,0 x00; 3）抓取一帧图像并保存在缓存中，图像压缩 执行命令：snapshot6=0 xaa,0 x05,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 回 复：ack6=0 xaa,0 x0e,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 3）从摄像头获取图像 执行命令： get_pic6=0 xaa,0 x04,0 x01,0 x00,0 x00,0 x00; 回 复： ack6=0 xaa,0 x0e,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 4）接收快照数据 执行命令：data6=0 xaa,0 x0a,0 x01,0 x00,0 x00,

57、0 x00; 回 复: ackid6=0 xaa,0 x0e,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; 5）接收数据 图像数据将会以包的形式发送给单片机，每接收到一个数据包，便会返回一 个 ackid，一直到接收完整个图像数据为止。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 21 第第 4 4 章章 图像的发送图像的发送 要将采集到的图片通过无线网络发送出去，该系统选用的是 gprs 通信模 块，通过 msp430f149 单片机对该模块的控制，完成图像的发送环节， msp430f149 单片机与 gprs 通信模块式通过 uart1 口连接的，本章就来介绍 该模块

58、的一些相关内容和软件的实现。 4.14.1 gprsgprs 模块简介模块简介 gprs是通用分组无线业务(general packet radio service)的英文简称，它是 第2.5代移动通信系统，使gsm向3g过渡的桥梁。gprs是在gsm系统基础上移 入的新的部件而构成的无线数据传输系统。它的基本功能是在移动端和internet 网络的路由器之间传输分组数据。 4.1.1 gprs 产生的原因 gprs式移动电话的迅猛发展和internet广泛应用的必然产物。它的产生有 以下几个原因： （1）随着第三代移动通信标准的出台和用户对移动多媒体业务需求的急剧增加， 现有的gsm网络将不

59、可避免地向wcdma（宽带码分多址）演变，这种演进的 过程大概需要 3-4 年，主要的无线网络设备供应商最早也要到2004年之后才能 提供商用的wcdma系统。 （2）随着internet普及，因特网应用的迅速增加，在全球范围内，用户对移动 数据通信的需求正呈逐步增长的势态，internet上的数据业务（如 email、文件 传送、web 浏览等）急剧增加。而通过采用gprs（通用分组无线业务）技术， 可以使现有gsm网络轻易的实现与高速数据分组的简易接入。 （3）gsm网目前是世界上最大的蜂窝网，它采用电路交换方式传输数据，然 而迄今为止，gsm依然受到 9.6kbps 速率的限制，因此移动

60、数据传送速率令人 难以接受，并造成费用过高。随着因特网业务的增长，高速移动数据通信市场 的需求越来越大。为适应这一情况，gsm推出了两种告诉移动数据规范： hscsd（高速电路交换数据业务）和gprs（通用无线分组业务），其中gprs 应用前景被普遍看好。 武汉工业学院本科毕业论文 基于 grrs 的无线图象监控系统 22 4.1.2 gprs 的特点 gprs是gsm phase2+引入得非常重要的内容之一，与gsm电路交换相比， gprs非常重要的优点是引入了分组交换能力，利用gprs进行数据传输具有： “永远在线”、“流量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换” 等优点。 （1）