基于ARM和CDMA的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

CDMA（碼分多址）網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋面廣，高效、低成本的特點，CDMA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達200kb/s，這里開發(fā)的嵌入式遠程視頻系統(tǒng)就是充分利用CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的特點而搭建的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，特別適合邊遠偏僻或不具備常規(guī)網(wǎng)絡(luò)傳輸條件的地方使用，例如車載視頻系統(tǒng)、交通路口（車牌實時監(jiān)視）及城市路燈的等。

1 嵌入式Linux系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗要求嚴格的專用計算機系統(tǒng)，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在,從汽車、家用微波爐、PDA（個人數(shù)字助理）、電視機、到工控生產(chǎn)現(xiàn)場、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品方面，都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影。

Linux本身作為一個桌面系統(tǒng)，其最大的特點是操作系統(tǒng)源代碼公開并且遵循GPL協(xié)議，其內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計，易于裁減，特別適合嵌入式系統(tǒng)的小型化要求，在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)了半壁江山。

本系統(tǒng)選用的處理器是SAMSUNG公司的一款中高端arm9內(nèi)核的CPU-S3C2410，其內(nèi)建有MMU（內(nèi)存管理單元），主頻可達到203MHz，運行嵌入式Linux2.4系統(tǒng)正好如魚得水，不但保持了嵌入式系統(tǒng)小型化、低功耗、易攜帶的特點，又充分利用了Linux系統(tǒng)的內(nèi)存、文件、線程管理功能，大大方便了程序的開發(fā)和程序中多任務(wù)功能的實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)一般可分為實時和觸發(fā)模式兩種，可以根據(jù)具體的情況設(shè)計合適的方式，如果采用實時，將占用較多網(wǎng)絡(luò)資源，成本相對較高，采用觸發(fā)模式的運行成本較低，這里采用觸發(fā)模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

當遇異常情況后，觸發(fā)終端拍攝圖片，同時其內(nèi)部的嵌入式模塊和CDMA模塊協(xié)同運作，完成Internet的接入（包括撥號、PPP和CTP/IP協(xié)議的處理等），并把拍攝到的圖片數(shù)據(jù)經(jīng)打包后發(fā)送給中心主機，或發(fā)送給指定的E-mail地址，中心主機登錄到Internet上后運行服務(wù)器端軟件就可以瀏覽由點發(fā)來的圖片。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計

要能夠正確運行一個操作系統(tǒng)，硬件方面至少應該包括CPU、內(nèi)存和固態(tài)存儲器、系統(tǒng)內(nèi)部以及外設(shè)接口。

SAMSUNG公司的S3C2410 CPU具有3個UART、1個RTC和觸摸屏接口，還具有I2C、USB Host、USB Device等接口，充分滿足了系統(tǒng)的需要，而且性價比極高，是一個很不錯的選擇。

由于剪裁后的Linux系統(tǒng)所占得存儲空間非常小（只有幾MB），我們選擇Nor Flash作為固體存儲器，型號是E28F128J3A150，容量為16MB，通過16位數(shù)據(jù)與CPU交換數(shù)據(jù)，并利用其上端8MB空間（00800000H-00ffffffH）開辟了一個jffs2文件存儲系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)的配置文件。

64MB的SDRAM為2片K4S561632C，通過32位數(shù)據(jù)與CPU交換數(shù)據(jù)。

通過MAX3232C電平轉(zhuǎn)換芯片和RTL8019網(wǎng)絡(luò)芯片轉(zhuǎn)換成一個RS-232接口和一個以太網(wǎng)接口，用串口線和以太網(wǎng)網(wǎng)線與PC機相連，組成可以交叉編譯的開發(fā)環(huán)境。

通過CPU上集成的USB Host接口直接與USB攝像頭連接，考慮到監(jiān)控與控制模塊接口的要求，選用USB1.1接口的紅外線攝像頭。

通過CPU上集成的UART接口直接與CDMA Modem模塊相連接，選用價格適中的AnyData公司的DTGS-800 CDMA模塊。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計

4.1 控制終端程序設(shè)計

控制終端軟件的核心是嵌入式Linux操作系統(tǒng)，一切功能的實現(xiàn)都基于Linux操作系統(tǒng)完成，Linux本身作為一個桌面系統(tǒng)，進入嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域時，需要解決的問題主要包括硬件支持、提供二次開發(fā)的環(huán)境以及小型化（裁減內(nèi)核）等，小型化的目的是在滿足操作系統(tǒng)基本功能和用戶特定需要的情況下，使內(nèi)核盡可能小，作為一個操作系統(tǒng)，Linux內(nèi)核主要負責程序的管理與調(diào)度、內(nèi)存的管理及對外設(shè)的驅(qū)動和管理等，由于Linux內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計，很多模塊可以獨立地加載或卸載，所以小型化就是對Linux內(nèi)核重新編譯，在編譯時仔細地選擇嵌入式設(shè)備所需要的功能模塊，同時刪除不需要的功能，這里只需要串口驅(qū)動、USB攝像頭接口驅(qū)動（包含USB Host，USB Core和USB Device）還有撥號網(wǎng)絡(luò)應用，還要支持PPP、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其他都可以刪除掉，使系統(tǒng)運行所需要的內(nèi)核顯著減小至1Mb以內(nèi)。