基于ARM9的遠(yuǎn)程圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

③關(guān)閉攝像機(jī)接口函數(shù)：

static void v4l_cam_close(struct video_device *v);

中斷處理接口函數(shù)。該中斷處理函數(shù)在使用C端口模式完成1幀圖像采集后被調(diào)用。函數(shù)原型定義如下：

static void

s3c2440_camif_isr_c(int irq,void *dev_id,struct pt_regs *regs);

讀取圖像數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。該函數(shù)通過dev→rdy的值判斷1幀圖像有無采集轉(zhuǎn)換結(jié)束。如果該值置1，則表示采樣結(jié)束，這時(shí)就可以從圖像數(shù)據(jù)的緩沖中拷貝數(shù)據(jù)到用戶的存儲空間；如果為0，則函數(shù)進(jìn)入阻塞或返回EAGAIN標(biāo)志。順便提一下，dev→rdy的值是在中斷處理函數(shù)中設(shè)置的。(實(shí)現(xiàn)代碼略——編者注)

1.3 圖像數(shù)據(jù)的壓縮

S3C2440的CAMIF接口處理得到的1幀圖像數(shù)據(jù)比較大，還要經(jīng)過進(jìn)一步的壓縮才能適合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。S3C2440處理器內(nèi)部沒有提供硬件的圖像壓縮編碼器，但因?yàn)樗闹黝l較高，可以使用軟件來進(jìn)行圖像壓縮。考慮到CPU的處理能力和對單幀采樣圖像的清晰度有較高的要求，采用基于離散余弦變換算法(DCT)的JPEG/MJPEG方式對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼。

1.4 圖像數(shù)據(jù)的傳輸

通信單元承擔(dān)了圖像的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。在本系統(tǒng)中，有兩種通信單元可供使用。一種是GPRS/CDMA無線傳輸模塊。它們通過串口與S3C2440處理器相連接，在以太網(wǎng)絡(luò)傳輸線纜難以鋪設(shè)的環(huán)境中可以使用這種通信方式。它的缺點(diǎn)是通信帶寬小，傳輸速度慢，但是如果對實(shí)時(shí)性要求不高，也能夠傳輸高清晰的靜態(tài)圖片。另一種通信單元是10MHz的CS8900a以太網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。它可與局域網(wǎng)相連接，然后將監(jiān)控圖像發(fā)送到局域網(wǎng)的監(jiān)控服務(wù)器或者通過網(wǎng)關(guān)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上。這種通信方式速度高，實(shí)時(shí)性好，但監(jiān)控現(xiàn)場要安裝有線的以太網(wǎng)絡(luò)。

1.5 攝像機(jī)云臺的控制

攝像機(jī)的云臺控制接口采用RS485通信方式。因S3C2440內(nèi)部只有RS232的控制器，為此使用MAX485芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)RS232到RS485的轉(zhuǎn)換接口。該電路原理如圖4所示。

圖4中RS485的數(shù)據(jù)流方向由GPE13口的電平進(jìn)行控制。

2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件包含下位機(jī)軟件、服務(wù)器軟件和客戶端軟件。下位機(jī)軟件部署在遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控設(shè)備上。這個(gè)軟件作為一個(gè)Linux的守護(hù)進(jìn)程啟動，負(fù)責(zé)壓縮采樣到的圖像數(shù)據(jù)，并把壓縮后的圖像打包，然后通過Socket通信方式上傳到監(jiān)控服務(wù)器。如果使用GPRS/CDMA無線傳輸模塊，上位機(jī)軟件在系統(tǒng)啟動完成后，就自動進(jìn)行PPP撥號，建立起一條TCP/IP的通信管道?？蛻舳塑浖渴鹪谝慌_連接到互聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)上，它提供給最終用戶瀏覽監(jiān)控畫面，設(shè)置監(jiān)控參數(shù)等功能。服務(wù)器軟件也部署在一臺連接到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上。這臺計(jì)算機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)上有固定的IP或者域名，服務(wù)器軟件作為一個(gè)后臺進(jìn)程啟動，為客戶端和遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控設(shè)備之間的通信起到一個(gè)橋梁的作用。因?yàn)檫h(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的IP地址是動態(tài)的，無法被客戶端直接尋址，因此就需要服務(wù)器作為雙方通信的中間橋梁。

下位機(jī)軟件通過驅(qū)動程序提供的接口，在遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控設(shè)備中完成硬件的初始化、控制等功能，同時(shí)又負(fù)責(zé)圖像的壓縮和傳輸。它是所有設(shè)備的控制中樞，因此這里著重描述下位機(jī)軟件的工作流程，如圖5所示。

為了省電，一些像SAA7113、攝像機(jī)和夜視紅外燈等大功耗的器件和設(shè)備只有在需要時(shí)才工作，所以這些設(shè)備在初始化時(shí)都是斷開電源的。

下位機(jī)程序讀取保存在設(shè)備上的設(shè)備ID號(該ID號是唯一的)，以及監(jiān)控服務(wù)器的域名/IP地址和端口，然后下位機(jī)程序作為Socket連接的客戶端主動與監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行連接。連接成功之后，送出設(shè)備的ID號。這時(shí)如果有監(jiān)控的客戶端想要查看某個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的圖像，只要向監(jiān)控服務(wù)器發(fā)出請求，告訴服務(wù)器要連接的設(shè)備ID號，服務(wù)器就會根據(jù)這個(gè)ID號對應(yīng)的Socket句柄，為客戶端和遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備建立一個(gè)Socket連接通道。

3 總結(jié)

遠(yuǎn)程圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)在高壓輸電線路的覆冰監(jiān)測中得到了成功的應(yīng)用。在野外全天候環(huán)境下，適時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測高壓輸電線路覆冰厚度，同時(shí)發(fā)出預(yù)警處理信息，從而有效地避免了斷纜事故的發(fā)生。

遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)以及LSI、VLSI集成電路的發(fā)展而發(fā)展的，而基于ARM9嵌入式處理器的本系統(tǒng)正是這些技術(shù)學(xué)科相互交叉和融合發(fā)展的集中體現(xiàn)。實(shí)踐證明，ARM9處理器的低功耗、高性能和多功能的特性滿足了遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的許多特殊需求，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的很好選擇。