基于GPRS的无线视频监控系统

2.2 远程视频服务器

如图1所示，监控视频服务器端由Internet网络接入点、视频服务器和监控软件组成。监控软件采用面向对象的方法，由Visual C++6.0编程实现。应用程序除了主线程外，还为每一个已建立的TCP连接增加了一个解码线，使得程序在同一时间可以对多个监控终端进行监控。监控终端的身份识别、视频的控制(包括监控点图像切换、云台控制和摄像机镜头控制)统一由监控软件管理。

2.2.1 TCP的连接实现

对于计算机用户来说，实现拨号接入Internet是件很容易的事，因为在PC上有非常成熟的软件能够轻松实现PPP和TCP／IP协议。但是对于采用嵌入式设备的终端尤其是单片机来说，由于硬件资源的制约和协议的复杂繁琐，实现起来比较困难。

程序TCP连接是在Windows套接字(Winsock)的基础上开发的。Winsock是Windows系统TCP／IP编程的通用接口。MFC类库中的CAsyncSocket类和CSocket类为开发Windows Socket通信程序提供了面向对象的编程接口。在实际应用中，通常是以它们为基类派生出Socket对象完成网络通信的。系统中远程视频采集站点和服务器之间需要建立TCP连接，所以Socket采用流式套接字。

服务器程序中用到了两个Socket类：CLis-tenSocket类和CAcceptSocket类。它们都是以Public方式继承CSocket类生成的。

CListenSocket类为侦听套接字类，只注册FD_ACCEPT事件，主要负责维护为客户连接服务的数据套接字。CAccept-Socket类为数据套接字类，主要负责和视频采集站点的通信工作。CAceeptSocket类是由CListenSocket类接受视频采集站点的连接请求而建立的。在建立的同时开始一个视频解码线程，对传输过来的视频编码进行解码。同时根据传递过来的视频信息发送远程视频采集站点控制指令，以调整视频采集站点的动作。TCP连接的工作流程如图2所示。


2.2.2 GPRS远程传输方式

系统通过GPRS网络建立TCP连接有两种方式：一种是监控终端通过GPRS Modem与GSM基站通信，GPRS分组数据包通过内部网关节点后，转换为可在Internet中传送的格式，传送给视频服务器。另一种是现场视频采集站点GPRS Modem通过GPRS网络直接与监控服务器端的GPRS Modem进行点对点通讯，然后通过串口将数据发送至视频服务器。

相比较而言，第二种方法是在GPRS网络内部进行数据传输，所以传输速率和可靠性比第一种方法要好，但通信和设备费要高一些。视频服务器端同一时刻只接受一个现场视频采集站点的连接请求，适用于移动办公视频监控。

推荐采用第一种方法。远程视频服务器端接人Internet，并拥有一个固定的实IP地址，现场视频采集站点设定在上电后自动请求与这一IP地址建立连接。视频服务器端作为TCP Server，可以有选择地接受现场视频采集站点的连接请求，并给每一个已连接的现场视频采集站点分配一个接收视频编码和解码的线程，可以同时监控多个站点。这种方法适用于大范围、多站点的视频监控。

3 I-7188在无线监控中的嵌入式应用

嵌入式控制模块在现场视频采集站点中的作用非常关键。现场系统的初始化、系统当前状态的检测、编码数据打包发送、解释服务器发布的控制指令、向GPRS Modem发送AT指令、与远程服务器建立TCP连接等操作都是由嵌入式控制模块完成。本系统设计采用I-7188作为监控终端的主控制器。

3.1 I-7188的结构与性能

I-7188系列控制器是由台湾泓格公司生产的嵌入式控制器，适用于高可靠性、PC兼容、紧凑而价格合理的嵌入式系统，常用于数据采集与控制领域。其内部结构图如图3所示。


I-7188系列控制器采用美国AMD公司80188内核，主频为40 MHz。I-7188模块含有256 KB／512 KB静态RAM以及256 KB(可扩充至512 KB)的Flash-ROM，这种ROM体积小、功耗低、访问速度快、抗震和抗冲击能力强，具有非易失性，可广泛应用于嵌入式设备。I-7188不仅含有Flash-ROM，而且还含有2 KB的E2PROM。因为考虑到现场的要求不同，Flash-ROM是整块删除数据的，一次性可删除64 KB，对于不足1 KB的小文件，I-7188增加2 KB的E2PROM。然而E2PROM和Flash-ROM的擦除次数是有限的(如E2PROM不超过1 000 000次)。而现场系统需经常读写数据，Flash-ROM、E2PROM就不能满足这一要求，所以此模块提供了31 bit的NVRAM，可反复擦除、读写。设计者考虑到不同数据的应用需求提供了不同功能的存储器，大应用文件、操作系统、BIOS等存储在Flash-ROM中，而小文件则存储在E2PROM中，更改比较方便，对于频繁擦除、读写的数据可用NVRAM。

I-7188不仅有强大的运算和存储功能，而且还具有强大的通信功能，它可提供4个串口：COM1(RS-232或RS-485)，可做普通9线或3线RS-232串行接口，如与普通PC通信或其他RS-232设备通信，还可以接MODEM实现远程通信；也可以做2线的RS-485串行接口，通过RS-485网络与其他RS-485设备通信。COM2(带3 000 V隔离RS-485)。COM3(RS-232)；COM4(RS-232)，I-7188的程序通过COM4载人Flash-ROM或E2PROM，程序调试也通过COM4。

I-7188的每个COM口都能达到115.2 kbit／s的高速。且每个COM口都有1 KB的缓冲。对于高速传来的数据，缓冲区可使I-7188来得及对数据进行处理而不造成数据丢失。

I-7188的操作系统采用泓格自己开发的嵌入操作系统MiniOS7。MiniOS7与DOS操作系统相兼容，与常规的DOS相比，MiniOS7更适合嵌入式应用，如：更短的上电启动时间(小于0.1 s)、内置硬件诊断功能、直接支持内置或活动的存储设备等。

I-7188含有实时时钟，能设定时间，支持1980～2079年，没有2000年问题。I-7188含有看门狗电路，接通电源，看门狗工作且每隔1.6 s侦测一次，如I-7188无应答，I-7188复位，适用于无人值守及关键应用场合。

I-7188可以工作在-25℃至75℃的极限温度范围内，功耗为2 W～3 W，工作电源为工业现场常见的+10 VDC～+30 VDC直流电源，它支持电源反接保护，非常适合工业现场恶劣的环境。

软件则用标准C语言，即用户只需要使用标准C语言编写程序，然后利用泓格公司提供的工具下载至I-7188中运行即可。除了可以使用C语言标准函数库以外，泓格公司还提供丰富的C函数库，包括：串口操作相关函数、Flash文件系统读写函数、Flash读写擦除有关的函数、E2PROM读写相关函数、定时器和看门狗相关函数等。用户可以很方便地开发出一个具有串口通讯的嵌入式控制系统。