基于CDMA的无线网络视频监控系统的设计

3.4 CDMA无线模块

CDMA(Code-Division Multiple Access)技术是近年来在数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点。

1）数据传输方式设计

模块利用DE1的配置串口与CDMA模块通信,当监视到有人走过时，NiosⅡ系统发出拍照指令,通过摄像头记录下图像，同时NiosⅡ系统通过UART串口向CDMA发送信息，CDMA模块向设定的手机发送报警信息,并向上位机发送图像信息。

NiosⅡ与CDMA的通信是采用AT指令向CDMA模块发送命令。当监视发现异常现象时, NiosⅡ系统接收到来自监控模块产生的异常信号,马上进行拍照命令,同时向CDMA发送AT指令,并利用UART的中断接收CDMA返回的信号,一旦确认CDMA模块接收到AT指令将向CDMA发送下一条指令,如果NiosⅡ系统没有收到CDMA模块返回来的OK信号,系统将不断的向CDMA发送AT指令直到CDMA响应成功。其中NiosⅡ系统接收CDMA返回信号和向CDMA发送信号采用中断方式。

2）CDMA响应过程

系统向CDMA模块发送AT指令初始化CDMA模块,然后调用建立PPP连接的函数,先用AT指令ATD#777接通CDMA,然后初始化PPP连接,当PPP连接完成后设置好相应的IP参数。

然后初始化WAP相关参数,建立WAP连接,调用信息发送函数将图像信息发送到与上位机相连接的CDMA模块中,完成数据的传送后,断开PPP连接。负责接收数据的CDMA模块把数据通过串口传送到上位机中。

3）TCP/IP协议

TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备。网络传输的基本信息单元是数据包。当包经由 TCP/IP 协议栈时，每一层上的协议都会在基本头中添加或删除字段。

3.5 远程服务上位机设计

该系统利用VB编写程序，将CDMA接收回来的图像数据以文本格式进行存储，并将图片在系统界面上显示，同时记录事件发生时间。远端服务器监控显示效果如图6所示。

图6 远端服务器显示

远端服务器应用程序流程图如图7所示：

图7 远端服务器应用程序流程图

3.6 系统软件设计

本系统使用了Altera公司的Quartus II、SOPC Builder、Nios II IDE等软件进行FPFA内硬件逻辑和嵌入式系统软件的开发。该系统的软件流程图如图8所示。

图8 系统软件流程图

4 结论

本系统充分发挥了 SOPC的特点，采用FPGA和嵌入式软核的思想来设计该系统，用FPGA硬件来采集、分析数据，实现了数据的并行处理；同时，本系统根据需求增加了UART模块，使得Nios II核能快速的进行数据的传输。数据在传输之前，通过一个硬件描述语言模块来实现视频数据的压缩。在保证视觉效果的前提下，通过一个简易的压缩算法，系统的整体性能得到了大大的提升。传输的效率提高了一倍。Nios II 中断技术的使用，与查询方式相比，中断技术大大提高CPU使用的效率。