基于3G手机的视频监控系统的设计

1、基于3G手机的视频监控系统的设计图3G手机通俗地说就是指第三代(The Third Gen erati on)手机。随着科技和经济的发展，目前的手机的品种和型号也是多的让人目不暇接，从第一代模拟制式手机到第二代的GSMTDMA等数字手机，再到现在的第三代手机，手机已经成了集语音通信和多媒体通信相结合， 并且包括图像、音乐、网页浏览、电话会议以及其它一些信息服务等增值服务的新一代移动通信系统。3G网络的发展，手机将成为信息社会的核心枢纽，随时、随地地进行远程检测实时监控已成为需求。介绍了基于 Micro2440开发板的手机视频监控系统，前端视频采集以ARM920t内核的嵌入式微处理器 S3C24

2、40为硬件核心，以WinCE为嵌入式实时操作系统。传输系统采 用中国联通的 WCDM无线网络，应用万维网作为服务器，后端监控系统驱动程序开发在Platform Builder 中完成，应用程序在 EVC可视化开发环境中完成。通过实验，证明了系 统设计的正确与合理：已在3G手机中显示图片，图片清晰，性价比高，系统稳定性好。随着3G网络技术的快速发展以及 3G手机各项功能的增强，使得利用3G手机实现随时随地的视频监控已成为可能。而嵌入式技术作为当今IT业的热门技术，各种嵌入式芯片如DSPARM SOC等被广泛应用于数码、安防、交通信号采集、远程医疗等领域，可以预见未来便 携式多功能的个人医疗数字服

3、务终端会像手机一样普及，用户可以随时随地地将自己重要的生理信息实时、准确、快速地传送到远程医疗中心或家庭护理专家处，从而得到医生的专业建议和指导，实现远程医疗监护的应用。文献中的无线监控系统也用到ARM9芯片和 WinCE操作系统，但对软件设计部分论述不清晰，文献论述的基于 ARM的无线视频监控系统只介绍了简单的硬件结构和程序流程图，没有给出实验结果，文献只给出了仿真图，文献论述的基于3G的手机远程监控系统也只介绍了简单的系统框图和应用实例，并没有实验结果，文献 均采用ARM9内核嵌入式芯片，且采用 Linux操作系统，但是都没有实验验证，且主要论述 的是Linux内核编译。本文设计一种基于

4、ARM9芯片的3G手机嵌入式视频采集系统，该系统与参考文献所论述的视频采集系统相比，具有体积小、能耗低、更新维护方便、开发难度低等特点。1系统硬件结构本系统的硬件平台实物如图 1,鉴于系统的可靠性、可扩展性、可维护性，本系统采用模块 化的设计原则，整个系统的视频采集系统硬件由3个部分构成。|图1硬件平台实物1.1微系统核心模块该模块是由嵌入式微处理器S3C2440A NANDFALS接口电路、SDRAM接 口电路和总线接口电路组成。S3C2440是三星公司基于 ARM920T内核的32位RISC微处理器芯片，为手持设备及 一般类型的应用提供低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。采用了新

5、的总线架构AMB-A其内核还实现了 MMU Harvard高速缓冲体系结构。另外其加强的ARM体系结构MMI支持 WinCE Linux和EPOC32等操作系统，支持 ARM调制体系结构，支持从 NANDFLAsH 存储器启动。而且，它还集成了丰富的片上功能，如LCD控制器、UART接口、USB主从接口、I2C接口、CAM IF单元等。SDRAM!掉电不能保存数据，但它有非常高的读写速度，故适合主程序的运行。本系统采用2片32MB型号为HY57V561620的芯片级联构成 64MB的SDRAM存储器，该芯片的内部存储结 构是4Banksx 4MX 16b,共4个Bank。NANEFLASH存储

6、系统采用三星公司的 K9F1208U0M芯 片，存储容量为 64MX 8b。核心模块与外设控制模块的接口连接由总线接口实现。1.2视频采集模块该模块采用Micro2440开发板自带的CMO摄像头接口，直接使用友善之臂提供的CAM130摄像头模块，该模块由一个130万像素的CMO图像传感器OV965O及其接口电路、电源电路 组成。选择CMO传感器是因为它有集成度高、体积小、功耗低、编程方便、易于控制、成 本低等优点，并且该类型的传感器正向低噪声和高灵敏度等方向发展，故CMOS传感器是目前低像素图像采集系统的最佳选择。接口电路将图像信号进行 A/D转换和处理，传送到处理器的CAM IF。微系统核心

7、模块通过I2C串行总线实现对传感器的控制。电源电路由电源转 换芯片AS1117为摄像头提供1.8V和2.8V电压，其中2.8V电压是通过可调压芯片分压得到 （即为图2中的VDD_CAM）该模块的供电电压为 3.3V ,与微系统核心模块的供电电压是一致 的，无需另外单独提供。1.3外设控制模块该模块由LCD与触摸屏接口电路、JTAG调试接口电路、USB主从口电路、复位电路、电源电 路、RS232串口电路等构成。LCD与触摸屏接口电路用于显示应用程序编写完成后采集的视 频数据、接受用户的外部控制命令等，起到人机接口的作用。JATG调试接口提供硬件调试的功能，它遵循IEEE 11491标准，利用边界

8、扫描技术，通过边界扫描链实现对芯片输入输 二 I I I I I I I I I1出信号的观察控制。JATG在本系统中的一个重要功能就是将引导加载程序Bootloader烧写进开发板，用于进一步的内核加载。 USB主 口用于外接 U盘、移动硬盘和鼠标等支持 USB总线接口的设备，可以扩展存储空间。USB从口则用于向系统烧写 WinCE内核文件以及系统与PC机之间的通信。复位电路采用既有电源监控和数据保护又有看门狗作用的专门复位芯片MAX811来保证系统出现异常时能可靠复位。RS232用于通过超级终端或 DNW工具查看Bootloader程序启动的情况以及扩展串口通信功能。该处的电源电路提供 5

9、V（为整个系统提供外部电源）、3.3V（核心模块、外设控制、图像采集模块供电）和1.3V（核心模块供电）。2图像传感器接口电路与工作原理摄像头使用的是 CAM130模块，其中的图像传感器为OV9650该部分原理图及接口电路如图2所示。cA Sum 学W (I) VTA? C ATAe-|L IS.QaT camrsTFSETVlw走和屮NV jjt*SIO c spn r liitl.F 卜VSYMCPCI.KMCI卜INK jXTI A(JM；DDPJ J VL IIDI K VL L kSI I R11i 7/Tm % hYtsc |l Ym r* i kGKj.12 hiFUTTiVt

10、AV! S K cam.AIE?4 AM 和VtTW C AM： FCB K cTAC AA 3U A. IT vijiTFV TTsTTCOM11iDCSMft4I1(MbO 1TQDM VIMUCA MIA I 督li li I厲(;a-1 | 1Ca muA rXi：15 MN.5；r “CAM PC* UKIVC %A1I3A I vVI#C M13A T AOC AMIlAul A I1专CAMI1A T k 120*21F2221-24 iSXZJ图2 CAM130模块原理图及OV9650接口电路OV9650与处理器的接口包括SCCB串行摄像机控制总线）接口、数据输出接口和控制接口

11、等 3部分。SCCB接 口起到传递处理器提供的初始化OV9650内部寄存器参数的作用，其数据线SIOD和时钟线SIOC,相当于I2C总线中的SDA与 SCL,也就是说，SCCB起至U I2C总线的作用。OV9650 是I2C总线的从器件，S3C2440是对应的主器件。I2C总线采用串行方式从高位到低位传输 字节数据，每个字节传输完后，主控制器将SDA置为高电平并释放，等待从设备发送确认信 号。OV9650内嵌了一个10位A/D转换器，对应有10个数据输出口 D0 : 9。输出图像数据 的格式可以为10位原始RAW RGB或经过内部 DSP转换的8位RGB/YCbC。本系统选择的微 处理器芯片S

12、3C2440的CAMIF单元支持8位的YUV/YCbCr格式，故需将OV9650的数据接口D9 : 2与CAM IF的数据口 CAMDATA7 0相连接。OV9650的XVCLK用于接收 CPU输出的 24MHz的工作时钟。OV9650内部产生的帧同步信号 VSYNC行同步信号HREF像素时钟信号PCLK等 3个时钟信号传入ARM芯片中，用于控制图像采集。每一个VSYNC脉冲表示一帧图像数据采集的开始，HREF的高电平则表示采集一行图像数据，图像传感器按从左到右的顺序在每个PCLK脉冲过程中依次采集一个字节的数据，直到一帧图像数据全部采集完成。3 3G图片传输流程图片传输流程图如图 3所示，3

13、G手机向MINI2440开发板发送短信请求发照片，ARM9控制中心接收到信息，发送出文件名与文件大小，TCP服务器收到信息接收完图片并关闭窗口，同时向3G手机回馈图片已接收完毕的信息，接着3G手机向服务器发送请求接收照片，TCP服务器向3G手机发送图片数据，直到图片接收完毕，当接收完毕，3G手机向服务器反馈图片接收完毕。有关Micro2440开发板发送图片及 3G手机接收图片的部分程序如下所示:UINT List n.Th r r44 (void * |O瓏耆權牧潇求GC ；SMW” 口科u * 尸胡肇 m_hSQcJ(tuCSlnrif sEfikMirirt Tnipi 列文祥會 !-tF

14、 jkins IKilcSitc *cott /時理丈ft 大卜 i iirt-itcFeih -J23AWM-h 釘rFHEdEu进度 基操评, 获枚井保褂文件Cr-Jn I4r sir Filcrmh. CFt! v t : mtx3t； r | Cflle : s rTWde- Write) |Ion乍 STrmp 01while 1 )rev h wv i f nrv 6Ihruk ifile. Wriio i/it宜件的劳轉柯玄小 /MilXfJ- il UEnil- -3OCKET_ERRORJ(trError. tarmn tf_T*AleM*4AE*Uoxbr?*kt)T h*

15、卩 + J in! t-n_pr iSlcp( 1O1 t期ift饕迦坯斷域曲.堵iftit理if CStrinK strTtnip- ”米运文件结 朵 J 方it收毘甲pDISondMeV0CNULL. NVLI.)电riDlk Anju锚tut比WinnwTi(itrTrnpTh/shuEdcwnC ) xEi&lit Thread ireturn O j.4应用软件设计及实验结果操作系统与硬件平台间采用虚拟串口进行通信，EVC在实现串口数据通信中存在 2个局限性:一是EVC不支持串口通信控件 MScomm另一个是 WinCE不支持重叠I/O操作。因此，要采用WinCE的API函数和多线程

16、技术进行数据串口通信的底层开发。Windows API函数将串口视为文件，对于串口的操作类似于对于普通文件的操作。在EVC环境中，通过调用CreateFile函数来打开串口，设置串口读写模式：HANDLE liCamm = CrettFil* ( izPert. GENERIC _ READ I GENERIC WRITE. 0t NULL, OPEN EXISTING, 0, NULLS*因为 WinCE不支持重叠I/O，所以CreateFile 的第6个参数不能设置为：FILE_FLAG_OVER_LAPPE这里设置成通用常数 “0”，否则串行通信处理将被系统信息阻塞。打开串口以后，可以使

17、用串口初始化函数SetCommState()来获取串口当前的配置，如串口号、波特率、奇偶校验、数据位、停止位等:IMJQL CG SM W_, Open UIN T port Mo 八附口号/UINT/ 鍍特畢U1NT/ 竹“枝盖 /UINT 4皐鼻加特./ 敢轄也* /UINT* 停止世 * /初绐化级呻区的估息：PurKtCoinminhGonim. PURGE. TXC!J URGf _RXCI.EAR)*m _ hRcadCIceEvrm CrrjtoEvtnt t, NUH* 1KUE,FALSE, NULL)in_liRr4!KiThread Grcair iQi RcndThre

18、adFunc.thiSiO,-&-nn_dw Ren dT bread ID) t应用程序开发是在 EVC集成开发环境中进行的。 用EVC的AppWizard向导建立基于 MFC的对 话框程序架构，在进行页面布局“图像显示区域”、“初始化”、“接听”、“拨号”、“挂机”等按钮后，为各种按钮添加各种消息响应时间以及完成对各按钮进行的设置，以响应用户期待的命令。“初始化”按钮是进行 3G网络的初始化。“接听”按钮就是响应 3G手机发 送给开发板的命令，“拨号”按钮所需进行的设置有对方号码、拨号时发送的消息以及服务 器IP和端口号，设置完这些就可进行拨号等待响应了； “挂机”按钮实现退出应用程序和关闭摄像头驱动的功能。实现这些按钮的单击事件响应函数的添加是比较容易的，在EVC环境中直接双击按钮，进入代码编辑区就可进行编程调试。这里给出“初始化”和“拨号”按钮的部分代码，后面为省略的部分。llOpcnPorTUlSSOOJ* /AT Comd(m_hComm ! - 1MVAL1D_HANDLE_V ALUEJ/ifl M靭姑