基于Windows CE5．0的無線監(jiān)控系統(tǒng)研究

　　0 引 言

　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)和基于插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)為主。其中模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)布線工程量大，要耗費大量的存儲介質，查詢取證也十分繁瑣；基于插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是由1臺PC機加圖像采集卡完成的，系統(tǒng)的成本高，而且PC機需要有人值守，無法在惡劣環(huán)境下使用。在視頻監(jiān)控領域中，如何使信息傳輸?shù)酶?，更穩(wěn)定，距離更遠，系統(tǒng)的成本、體積、功耗更低等問題是擺在當前技術研發(fā)人員面前的首要問題。

　　在此提出一種基于嵌入式Windows CE5．O的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。解決了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)成本高、體積大、傳輸距離有限、功耗大、安裝不方便等問題。該系統(tǒng)的設計將為無線視頻監(jiān)控提供一種新的思路、方法和技術路線；在安防、遠程教育、遠程視頻會議、醫(yī)療系統(tǒng)等無線視頻領域具有廣闊的應用前景。

　　1 系統(tǒng)的整體硬件框圖介紹

　　基于嵌入式WinCE5．0的無線監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由嵌入式終端和服務器端的PC機組成。嵌入式終端平臺的微處理器選擇的是基于ARM9T20內核的S3C2440，S3C2440有豐富的接口，其中攝像頭接口與CMOS的攝像頭相連，串口與GPRS發(fā)射模塊相連；服務器端主要是1臺PC機和GPRS接收模塊。整個框圖如1所示。

　　系統(tǒng)首先通過S3C2440微處理器控制CMOS攝像頭采集圖像數(shù)據，經過壓縮編碼后，再通過GPRS無線發(fā)射模塊將壓縮后的數(shù)據發(fā)射出去，在服務器端的PC機通過GPRS接收模塊接收數(shù)據，并通過相應的應用程序，對視頻數(shù)據進行解碼，并通過屏幕顯示出來。其中包含有S3C2440微處理器的嵌入式終端平臺的核心控制板如圖2所示。

　　2 系統(tǒng)的擴展接口設計

　　2．1 攝像頭接口設計

　　攝像頭中用的圖像采集芯片為OV9650圖像傳感器，該圖像傳感器具有10位的數(shù)據接口和標準的SCCB接口，采用CSP一28封裝，體積小。

　　該芯片支持RGB(4：2：2)，YUV(4：2：2)，YCrCb(4：2：2)三種數(shù)據輸出格式，內置138個設備控制寄存器，地址分別從Ox00～Ox8A，通過SCCB接口可以方便地設置傳感器視窗大小、增益、白平衡校正、曝光控制、飽和度、色調等參數(shù)。包含有圖像傳感器OV9650攝像頭模塊如圖3所示。

　　S3C2440有一個專用的攝像頭接口，CPU可以直接和CMOS圖像傳感器連接，當0V9650輸出數(shù)據格式為8位的YUV時，要用到數(shù)據線D2～D9(D9為MSB位，D2為LSB位)；當輸出的數(shù)據格式為10位RGB，用數(shù)據線D0～D9(D9為MSB位，D0為LSB位)，該系統(tǒng)用YUV格式。該攝像頭模塊與S3C2440的Camera接口連接，其電路圖分別如圖4～圖6所示。

　　其中用到了TI公司的電平轉換芯片74LVC4245，是一種雙電源的電平移位器，電平移位在其內部進行。5 V端用5 V電源作為VDD_CAM，而3．3 V端則用3．3 V作為VCC33。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿電源幅值。

　　2．2 GPRS模塊的接口設計

　　S3C2440有3個UART通道，利用其中一個通道設計串口，使其與GPRS模塊連接，由于S3C2440自帶的UART控制器，使得硬件開發(fā)和軟件設計都比較簡單。但RS 232標準所定義的高、低電平信號，與一般的微控制器系統(tǒng)的電路所定義的高、低電平信號完全不同，如S3C2440系統(tǒng)的標準邏輯“1”對應電平2～3 V，標準邏輯“O”對應0～4 V電平。顯然，與RS 232標準所述的電平信號完全不同。兩者之間要進行通信，必須經過信號電平的轉換，目前常使用的電平轉換芯片有MAX232，MAX3221和MAX324．3，具體設計電路如圖7和圖8所示。

　　3 操作系統(tǒng)平臺的定制

　　Windows CE是高度模塊化的嵌入式操作系統(tǒng)，正因為如此，用戶為了滿足特定的要求而對操作系統(tǒng)進行定制，如果為自己的嵌入式設備定制Windows CE操作系統(tǒng)，則須進行創(chuàng)建、構建、運行和發(fā)布OS等一系列操作。在無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，根據功能要求，利用Platform Builder5．0定制系統(tǒng)的流程如下：

　　(1)導入BSP開發(fā)包。由于用的是三星公司的基于ARM920T核的S3C2440，所以在BSP包中找到SMDK2440文件下的SMDK2440．CEC文件將其導入。打開“Platform Builder5．0”，選擇“File”菜單下的 “Manage Catalog Features”，如圖9所示。在彈出的對 話框中單擊“Import”，瀏覽到SMDK2440文件下的 smdk2440．cec文件，將其導入。

　　(2)創(chuàng)建項目。根據WinCE無線監(jiān)控系統(tǒng)的要求，在定制系統(tǒng)的過程中選擇合適的組件來實現(xiàn)。其中包括的組件有：支持應用程序開發(fā)的MFC組件和支持網絡的相關組件等。

　　(3)編譯項目：點擊菜單“Build OS”→“Sysgen”開始編譯項目。

　　(4)下載運行時映像，調試成功后啟動。編譯成功后會在目WinCES00PBWorkspacestestlRelDirsmdk2 440_ARMV4I_Release下生成nk．bin和nk．nb0等文件，將nk．nb0下載到硬件平臺上運行。

　　4 驅動程序的開發(fā)

　　4．1 攝像頭驅動的開發(fā)

　　攝像頭驅動開發(fā)是設計中的一個難點，也是一個關鍵部分。由于攝像頭采集的視頻數(shù)據可以當作數(shù)據流來處理，所以對于攝像頭的驅動將采用流式接口的方法來開發(fā)。

　　(1)在Platform Builder中打開前面定制的操作系統(tǒng)工程，然后在新建一個WIN32 DLL項目，添加2個C++的源文件，即：camera．cpp和IIc．cpp，其中camer—a．cpp包含驅動的入口函數(shù)DLLMain()；驅動的前綴為“CIS”，IIc．cpp包含通過ICC接口對攝像頭相關寄存器進行配置的函數(shù)。

　　(2)根據前面的硬件電路和OV9650芯片的工作時序，通過編寫流接口的CIS_Init函數(shù)實現(xiàn)OV9650初始化。主要包括以下3步：調用InterruptInitialize(SYSINTR_CAM，CameraEvent，NULL，0)函數(shù)通知系統(tǒng)注冊中斷；調用CreateEvent()函數(shù)創(chuàng)建一個CameraEvent事件；調用CreateThread()函數(shù)創(chuàng)建CameraThread線程。在Camera Capture Thread服務函數(shù)中調用WaitForSingleObject(CameraEvent，Dis—play Time)函數(shù)等待Camera Event事件的發(fā)生。此事件由與其關聯(lián)的SYSINTR_CAM中斷來觸發(fā)。此外還有其它流接口函數(shù)(CIS_IOControl等)也可以以類似的方法實現(xiàn)。