基于ARM的远程无线视频监控终端设计

　　嵌入式Linux系统内核通过设备驱动程序与外围设备进行交互，设备驱动程序是一组数据结构和函数，它们通过定义的接口控制一个或多个设备，设计了IME6400驱动程序和MC55驱动程序。将IME6400按照字符设备来处理，编写一个字符设备驱动。字符设备是Linux中最简单的设备，应用程序使用标准的系统调用打开、读取、写和关闭。内核使用file_operations结构访问驱动程序的函数，open()函数用于完成设备打开计数、中断申请和环形缓冲区的初始化工作；release()函数的用法和作用正好与open()函数相反；ioctl()函数用于提供各种各样的硬件控制，即应用程序需要通过ioctl()函数来读取和修改环形缓冲区的标识变量。MC55的设备驱动程序主要包括MC55的file_operations数据结构及MC55的打开、关闭、读、写，MC55的硬件初始化等函数。MC55的打开函数MC55_open()用于实现GPRS设备的打开；关闭函数MC55_close()用于实现GPRS设备的关闭；读函数MC55_read()用于实现数据的读取接收；写函数MC55_write()用于实现数据的发送；I／O初始化程序MC55_ hardware_init()实现对GPRS设备输入、输出端口的初始化；MC55的初始化程序void_initMC55_init()完成对GPRS设备的初始化工作。

　　2)在软件平台的基础上，开发系统的应用程序即应用层。借助交叉编译工具，开发视频监控终端上运行的采集、压缩、传输程序。监控终端的应用程序主要包括MPGE4压缩编码模块控制程序和GPRS模块传输数据的程序，同时还要对视频A／D转换器SAA7111A的工作方式进行配置。

　　SAA7111A工作方式的配置是微处理器S3C2440通过I2C总线对其内部32个寄存器的配置实现的。SAA7111A初始化设定为：1路模拟视频信号输入(AI11)、自动增益控制、PAL制式、YUV4：2：2的16位数字视频信号输出。由于输入视频信号属于PAL制式，需要把寄存器08H中的FSEL(50、60 Hz场频选择)位设置为0；另外还需要把该寄存器中的HPLL(锁相环使能选择)位设置为O，使HREF(行输出参考)、VREF(场输出参考)信号输出同步；把寄存器11H中的COLO位设置为1。表示Y和C通道同时工作；把11H中的OEHV、OEYC位设置为11，功能是使能芯片的VPO、HS、VS、HREF、VREF这些输出端口。

　　MPGE4压缩编码模块控制程序主要由Firmware的下载及其寄存器的设置，以及MPEG4数据的传送组成。Firmware下载程序是一个内部SRMA的写操作循环，下载时首先向Control寄存器写入Ox4000，告知IME6400初始化下载；然后将Firmware看成一个16位的二进制数组，每次向Ba-seAddress0写入下载的目的地址偏移。而且向Data写入要下载的16位数据下载一个16位字，如此循环直到按顺序下载完整个Firmware。IME64 00接收连续的视频图像数据流，也相应地输出连续的压缩视频图像数据流。IME6400工作在异步模式下，FIFO中有NFIFOSIZE(通常是1 024)字节以上的数据之后，将GPI00引脚状态置为低。主控处理器检测到GPI00上的低电平之后，从IME6400读取NFIFOSIZE字节的数据。结束之后向HI用户寄存器USER4中写入一个不同的值，通知IME6400传输结束。IME6400将新的数据继续写入FIFO中。这样一个循环允许嵌入式处理器从IME6400中连续读取连续的数据流。同时使用IME6400的设备驱动程序来完成IME6400接收编码数据，把数据搬运到一个可见的缓冲区中，并协调对数据的处理。

　　GPRS模块传输数据的程序主要包括接入GPRS网络程序和Socket通信程序2部分。接入GPRS网络程序主要由pppd程序调用chat会话程序来完成。采用pppd-2．4．3源码包，经过交叉编译后生成pppd、chat、pppdump和pppstats4个可执行文件，最后就可以在嵌入式Linux终端下直接运行ppp-on脚本程序即可实现GPRS拨号接入CMNET中国移动无线网络。监控终端接入中国移动GPRS无线网络后，获得了一个IP，通过使用中国移动的CMNET网关，终端就可以与连入Internet网络的监控中心之间进行数据交换。监控中心与监控终端使用Socket(套接字)通信。套接字Socket的基本模式采用C／S(客户／服务器)，远程终端设备工作在客户模式，而Internet网上的监控中心工作在服务器模式。客户端程序基本流程是：创建套接字，绑定套接字到服务器端口上，然后请求连接，最后调用数据收发函数进行数据的传输。在客户端通信程序执行前，服务器端的程序必须完成初始化并开始侦听。基于Socket网络通信的客户端系统流程如图6所示。

　　图6中，调用Socket()函数用来实现建立一个Socket，接着发起一个请求，通过调用connect()函数来实现，一旦客户机和服务器套接字建立了连接，双方就可以通过send()和recv()函数的调用来发送和接收数据了。如果想断开连接，调用close()函数释放和套接字相关的系统资源即可。

　　3 测试结果

　　通过实验测试，一幅分辨率为360x288的视频图像，经无线网络GPRS进行传输，其传输速度可达到约2帧／秒，满足无线视频监控系统要求。

　　4 结论

　　经过测试分析，基于ARM的远程无线视频监控终端的设计方案具有实时性好、功耗低、工作可靠等优点，适用于移动环境、难于布线的场所和边远地区，具有较好的市场应用前景。