基于3G手机的视频监控系统设计

　　随着3G网络技术的快速发展以及3G手机各项功能的增强， 使得利用3G手机实现随时随地的视频监控已成为可能。而嵌入式技术作为当今IT业的热门技术，各种嵌入式芯片如DSP, ARM, SOC 等被广泛应用于数码、安防、交通信号采集、远程医疗等领域，可以预见未来便携式多功能的个人医疗数字服务终端会像手机一样普及，用户可以随时随地地将自己重要的生理信息实时、准确、快速地传送到远程医疗中心或家庭护理专家处，从而得到医生的专业建议和指导，实现远程医疗监护的应用。本文设计一种基于ARM9芯片的3G手机嵌入式视频采集系统，该系统与一般的视频采集系统相比，具有体积小、能耗低、更新维护方便、开发难度低等特点。

　　1  系统硬件结构

　　本系统的硬件平台实物如图1, 鉴于系统的可靠性、可扩展性、可维护性， 本系统采用模块化的设计原则， 整个系统的视频采集系统硬件由3 个部分构成。

图1  硬件平台实物

　　1. 1  微系统核心模块

　　该模块是由嵌入式微处理器S3C2440A, NANDFALSH 接口电路、SDRAM 接口电路和总线接口电路组成。S3C2440 是三星公司基于ARM920T 内核的32 位RISC 微处理器芯片， 为手持设备及一般类型的应用提供低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。采用了新的总线架构AMBA, 其内核还实现了MMU, Har vard 高速缓冲体系结构。另外其加强的ARM 体系结构MMU 支持WinCE, Linux 和EPOC32等操作系统[ 9] , 支持ARM 调制体系结构， 支持从NAND FLA SH 存储器启动。而且， 它还集成了丰富的片上功能， 如LCD 控制器、UART 接口、USB 主从接口、I2C 接口、CAM IF 单元等。

　　SDRAM 虽掉电不能保存数据， 但它有非常高的读写速度， 故适合主程序的运行。本系统采用2 片32 MB型号为HY57V561620 的芯片级联构成64 MB 的SDRAM 存储器， 该芯片的内部存储结构是4 Banks&TImes;4M&TImes;16 b, 共4 个Bank。NAND FLASH 存储系统采用三星公司的K9F1208U0M 芯片， 存储容量为64M&TImes; 8 b。核心模块与外设控制模块的接口连接由总线接口实现。

　　1. 2  视频采集模块

　　该模块采用Micro2440 开发板自带的CMOS 摄像头接口， 直接使用友善之臂提供的CAM130 摄像头模块， 该模块由一个130 万像素的CMOS 图像传感器OV9650 及其接口电路、电源电路组成。选择CMOS传感器是因为它有集成度高、体积小、功耗低、编程方便、易于控制、成本低等优点， 并且该类型的传感器正向低噪声和高灵敏度等方向发展， 故CMOS 传感器是目前低像素图像采集系统的最佳选择。接口电路将图像信号进行A/ D 转换和处理， 传送到处理器的CAM IF。

　　微系统核心模块通过I2C 串行总线实现对传感器的控制。电源电路由电源转换芯片A S1117 为摄像头提供1. 8 V 和2. 8 V 电压， 其中2. 8 V 电压是通过可调压芯片分压得到（ 即为图2 中的VDD_CAM） 。该模块的供电电压为3. 3 V, 与微系统核心模块的供电电压是一致的， 无需另外单独提供。

　　1. 3  外设控制模块

　　该模块由LCD 与触摸屏接口电路、JTA G 调试接口电路、U SB 主从口电路、复位电路、电源电路、RS 232串口电路等构成。LCD 与触摸屏接口电路用于显示应用程序编写完成后采集的视频数据、接受用户的外部控制命令等， 起到人机接口的作用。JAT G 调试接口提供硬件调试的功能， 它遵循IEEE 11491 标准， 利用边界扫描技术， 通过边界扫描链实现对芯片输入输出信号的观察控制。JATG 在本系统中的一个重要功能就是将引导加载程序Boot loader 烧写进开发板， 用于进一步的内核加载。USB 主口用于外接U 盘、移动硬盘和鼠标等支持U SB 总线接口的设备， 可以扩展存储空间。

　　USB 从口则用于向系统烧写WinCE 内核文件以及系统与PC 机之间的通信。复位电路采用既有电源监控和数据保护又有看门狗作用的专门复位芯片MAX811来保证系统出现异常时能可靠复位。RS 232 用于通过超级终端或DNW 工具查看Bo ot loader 程序启动的情况以及扩展串口通信功能。该处的电源电路提供5 V（ 为整个系统提供外部电源） 、3. 3 V（ 核心模块、外设控制、图像采集模块供电） 和1. 3 V（ 核心模块供电） 。

　　2  图像传感器接口电路与工作原理

　　摄像头使用的是CAM130 模块， 其中的图像传感器为OV9650, 该部分原理图及接口电路如图2 所示。

图2 CAM130 模块原理图及OV9650 接口电路

　　OV9650 与处理器的接口包括SCCB（ 串行摄像机控制总线） 接口、数据输出接口和控制接口等3 部分。

SCCB 接口起到传递处理器提供