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【澳门百乐门在线官网】基于ARM9的远程图像无线监控系统的设计

作者:澳门百乐门在线官网 时间:2021-02-19 00:10
本文摘要:对于图像监控系统,用户经常明确提出需要监控较远的对象的功能市场需求。这些对象可以在郊区、深山、荒原或其他无人居住的地方生产。 另外,预计需要更明确的监视图像,但对图像传输的实时拒绝并不低。传统的PC特殊图像收集卡很难满足这些市场需求。 在嵌入式领域,ARM9系列微处理器在高性能和低功耗方面具有最高性能,因此,结合ARM9嵌入式处理器S3C2440设计,构建了远程图像照明监控系统。通过该系统,您可以在数千英里外控制一台照相机,进行图像收集和传输。

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对于图像监控系统,用户经常明确提出需要监控较远的对象的功能市场需求。这些对象可以在郊区、深山、荒原或其他无人居住的地方生产。

另外,预计需要更明确的监视图像,但对图像传输的实时拒绝并不低。传统的PC特殊图像收集卡很难满足这些市场需求。

在嵌入式领域,ARM9系列微处理器在高性能和低功耗方面具有最高性能,因此,结合ARM9嵌入式处理器S3C2440设计,构建了远程图像照明监控系统。通过该系统,您可以在数千英里外控制一台照相机,进行图像收集和传输。

如果该相机有485模块的云台,则可以通过网络远程控制相机的取景角度、镜头剪切、讨论等功能。除了提供图像数据外,系统还可以确保多电源控制和数据收集功能,将温度、湿度等多种传感器与红外夜视仪等其他外部设备的电源状态连接起来。最后,通过GPRS或CDMA无线通信模块和互联网互联网将数据传输到任何地方。

1系统设计使用三星的S3C2440嵌入式处理器和arm-linux2.4.26操作系统。S3C2440 ARM920T内核的400MHz,除了标准化串口控制器、USB控制器、A/D转换器、GPIO等功能外,还构建了摄像头访问门(CAMIF)(远程图像收集的核心部分)。系统在S3C2440处理器的控制下,从CCD相机收集模拟视频信号,将编码的DMA传输到内存缓冲区,然后软件传输内存中的数字视频数据,并展开数据包。

最后,通过通信设备将图像作为IP数据包发送到监控中心的服务器。整个系统的硬件结构原理是图1右侧1.1图像采样模块S3C2440的照相机模块(CAMIF)反对ITU-RBT.601/656YCbCr8位标准图像数据输出,可以对40964096像素的图像进行采样。

照相机模块可以有两种模式,与DMA控制器一起执行数据传输。一种是P端口模式,将相机模块采样的图像数据更改为RGB数据,并在DMA控制下传输到SDRAM(通常该模式用于获得图像预览功能)。另一种是以YCbCr4:2:0或43360233602格式将图像数据传输到SDRAM的C端口模式(该模式主要是编码器(如MPEG-4、H.263)获取图像数据输出的模式)。

两种操作模式都可以设置剪辑窗口,只有传递到该窗口的图像数据才能发送到SDRAM。上述程序可以用图2说明。S3C2440的摄像头模块将接管ITU标准图像数据,不需要接管CCD摄像头输入的模拟视频信号,因此还需要一个SAA7113视频解码芯片。

SAA7113可以输出4路模拟视频信号,根据内部寄存器切换4路输出,输出可以采用4路CVBS或2路S视频(Y/C)信号、8位VPO总线、标准ITU656、YUV4:2:2格式输入。SAA7113初始化必须通过I2C总线启动,构建在S3C2440内部的I2C控制器可以构建此过程。

S3C2440的摄像头模块是连接到图3右侧的SAA7113的原理。SAA7113的CE插槽连接到S3C2440的一个GPIO插槽,可以控制SAA7113的操作状态。需要收集图像时,请在低级别输入GPIO端口,使SAA7113芯片进入低功耗状态,从而降低功耗。

比较图2和图3,SAA7113芯片是图2的外部图像传感器。从嵌入式系统的摄像头模块获取采样的标准ITU视频数据。该数据通过DMA的P端口或C端口控制传输到内存,这样就可以在内存中处理图像数据,而无需进一步处理。

1.2采样模块驱动的图像采样模块的驱动程序根据Linux视频设备驱动模型V4L(videoforLinux)编写了SAA7113和S3C2440摄像头模块的驱动程序。驱动程序用于在C端口模式下与DMA部署通信。

在对1帧图像进行采样之前,首先设置采样图像的分辨率和剪辑窗口大小等参数,然后设置DMA控制器采访的视频采样输入缓冲区的内存地址。然后,可以设置S3C2440的CAMIF模块来控制寄存器,开始收集1帧图像。收集1帧图像后,CAMIF模块不会自动启动C端口的DMA通信,而是将收集的图像数据传播到内存。

传输完成后,不会发生C端口中断,并通知驱动器1帧数据采样和传输结束。特别是,该驱动程序需要建立初始化S3C2440的CAMIF模块的时钟寄存器的功能。主要根据SAA7113的外部晶振频率设置相机时钟方波寄存器(CAMDIVN)。

寄存器的0 ~ 3位是利用CAM CLK _ DIV=UPLL/(CAM LK * 2)-1(初始化代码金额编辑股)CAMIF模块的采样参数计算的方波系数。主要是输出源图像数据的格式、输入图像格式、采样窗口大小、DMA采访地址等参数。

其中定义了用于存储与CAMIF模块相关的设备信息的结构。structs 3c 2440 _ camif _ CFG _ t { ints RC _ x;//输出的源图像宽度intsrc _ y;//输出源图像高度intdst _ x;//输入目标图像宽度intdst _ y;//导入的目标图像高度intdst _ fmt//导入的目标图像数据格式intpre _ x;//地下通道(P端口模式)输入图像长度预览Intpre _ y;//地下通道(P端口模式)输入图像低intpre _ fmt//用于地下通道(P端口模式)时,指定为1 _ _ U 16 BYPass//1时,图像比例/增加_ _ u16ycbcr//输出图像的YcbCr序列structs3c2440 _ camif * dev//设备的系统信息};这些设备信息最终与一系列寄存器相关联。

该结构为读/写寄存器确保了明确、集中的存储缓冲区。关闭、重新打开和控制相机的界面函数。这三个接口函数是根据V4L规范编写的,原型如下:1关闭摄影机接口函数:Static Int V 4 l _ CAM _ Open(struct video _ Device * V,Int mode);控制摄像机接口功能:Static Int V4L _ cam _ ioctl(Struct video _ device * v、unsignedintcmd、Void * Arg);恢复摄像机接口函数:static voidv 4l _ cam _ close(struct video _ device * v);停止废弃接口函数。中断处理程序在C端口模式下完成1帧图像收集后调用。

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函数原型由static voids 3c 2440 _ camif _ ISR _ c(int IRQ,void * dev _ id,structpt _ regs * regs)定义,用于加载图像数据这个函数用devrdy的值识别1帧图像,如果没有收集变换,则结束。如果将此值设置为1,则在响应采样结束时,可以将数据从图像数据的缓冲区复制到用户的存储空间。如果为0,则函数被阻止或返回EAGAIN标志。偷偷听一下,devrdy的值是在中断处理程序中设置的。

(构建代码附加编辑注)1.3图像数据传输S3C2440的CAMIF模块需要经过更多传输才能更大程度地处理1帧图像数据,并适当地扩展网络数据传输。S3C2440处理器内部没有硬件图像压缩编码器,但由于时钟速度高,软件可以使用它来扩展图像压缩。考虑到CPU处理能力和单帧样本图像清晰度高的拒绝,使用基于线性余弦变换算法(DCT)的JPEG/MJPEG方法对图像数据进行传输编码。

1.4图像数据的传输通信单元共享图像的数据传输操作。在此系统中可以使用两种通信设备。

一个是GPRS/CDMA无线传输模块。通过串行端口连接到S3C2440处理器,可用于无法放置以太网网络传输电缆的环境。缺点是通信比特率小,传输速度快。

但是,即使实时拒绝不低,也要发送高清静态照片。另一个通信设备是10MHz CS8900a以太网传输模块。可以连接到局域网,并通过局域网的监控服务器或网关将监控图像发送到互联网。

这种通信方式速度低,实时性好,但监测现场需要设置有线以太网。控制1.5摄像机云台摄像机的云台控制模块采用RS485通信方式。

因为S3C2440内部只有RS232的控制器,所以设计了用于MAX485芯片的RS232-RS485转换模块。电路原理如图4的右图所示。在图4中,RS485的数据流方向由GPE13端口的展开控制。

2系统软件设计系统软件包括子系统软件、服务器软件和客户端软件。子系统软件将分发到远程图像监控设备。该软件以Linux的城主进程开始,管理传输采样的图像数据,传输传输的图像数据包,通过套接字通信传播到监控服务器。

对于GPRS/CDMA无线传输模块,系统引导完成后,父软件会自动扩展PPP电话号码,创建TCP/IP通信管道。客户端软件部署在连接到互联网的PC上,提供最终用户网页监控屏幕、设置监控参数等功能。服务器软件也分发到连接到互联网的计算机上。

该计算机在互联网上有相同的IP或域名,服务器软件作为后台进程启动,充当客户端和远程图像监控设备之间通信的桥梁。远程监视设备的IP地址是动态的,不能使用客户端所需的波特率,因此服务器必须用作相互通信的中间网桥。子系统软件是通过驱动程序获得的模块,在远程图像监控设备上完成了硬件初始化、控制等功能,并管理图像传输和传输。

因为是所有设备的控制中心,所以如图5右边的图重点说明了以下计算机软件的工作流。为了节能,SAA7113、照相机、夜视仪等同样功耗高的设备和设备只有在需要时才会工作,因此初始化时会插入电源。子程序加载设备上剩下的设备ID号(唯一)和监视服务器的域名/IP地址和端口,然后将子程序作为套接字连接的客户端主动连接到监视服务器。连接顺利后,设备所在的ID号将被发送。

此时,如果受监视的客户端想查看远程监视设备的图像,只要向监视服务器提出请求,服务器就会告诉您要连接的设备ID号,服务器就不会基于与此ID号相对应的套接字句柄为客户端和远程监视设备创建套接字连接地下通道。3摘要远程视频无线监控系统在高压输电线路的冰盖监控中顺利应用。在野外全天候环境下,主动准确监测高压输电线路的结冰厚度,同时接收报警废弃信息,有效防止电缆破损事故再次发生。

远程图像监控技术是随着计算机技术、数字通信技术、网络技术、自动控制技术、LSI、VLSI集成电路的发展而开发的。这个以ARM9嵌入式处理器为基础的系统就是这些技术学科相互交叉和融合的集中表现。实践证明,ARM9处理器的低功耗、高性能和多功能特性满足了远程图像监控的许多类似市场要求,是构建远程图像监控的理想选择。

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