基于ARM的远程无线视频监控终端设计

1．2 中央管理控制模块

中央管理控制模块是以嵌入式ARM微处理器为核心，实现视频图像信号的采集与压缩管理、视频图像数据的收发，以及控制信号的解释执行等。该中央管理控制模块包括：电源和复位电路、系统时钟电路、Flash存储器接口电路、SDRAM接口电路、JTAG接口电路、串行接口电路等。

1．3 无线传输模块

无线传输模块采用GPRS Modem传输压缩后的视频图像数据，GPRS Modem中的MC55无线模块闱具有3频段，适用于欧洲和亚洲的频段：90 0，1 800和1 900 MHz，其3种频段的切换可由AT指令控制。MC55模块是系统的无线网络接口，具有GPRS class-10多时隙功能，class-B操作模式，支持增强型AT命令集，模块自带TCP／IP协议栈。嵌入式微处理器S3C2440通过串口与GPRS Modem提供的串口相连，所有数据都通过串口实现交换。嵌入式微处理器S3C2440与GPRS Modem连接的电路原理图如图4所示。

2 监控终端的软件设计

监控终端的软件设计是基于嵌入式Linux操作系统的，其模块框图如图5所示。

1)在监控终端硬件基础上搭建一个软件平台即操作系统层，搭建的软件开发平台需要完成系统启动代码的设计(U-BOOT的修改与移植)、嵌入式Linux操作系统内核的移植以及设备驱动程序的开发等。系统启动代码即Bootloader是在操作系统内核之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。通过对U-Boot-1．3．3的修改和移植完成系统启动代码的设计。监控终端软件的核心是嵌入式Linux操作系统，一切功能的实现都基于Linux操作系统完成的。嵌入式Linux操作系统内核采用Linux 2．6．26的内核版本，并对其进行配置，实现操作系统在监控终端硬件平台上的移植。根文件系统是指嵌入式Linux系统启动时所使用的第一个文件系统，在启动内核时需要挂载根文件系统来支持访问外部设备，以及装载和运行内核模块与应用程序，通过BusyBox1．6．1进行配置实现了根文件系统的建立，同时通过Cramfs工具包，制作了Cramfs文件系统。

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。