ARM在数字化远程视频监控系统的应用

随着信息技术的发展，数字化越来越多的代替了传统的模拟系统，数字化使得远程视频监控系统不需要专门架设线路，应用现有通讯线路就可以实现低成本的信息传递，与传统的模拟监控系统相比，它的组网成本大大降低、系统体积重量大大减小、运行维护更容易。
　　所使用的通信线路有很多种，如：以太网、ISDN、xDSL、公共电话网、无线电话网等，根据线路的带宽不同，远程视频监控系统的图像质量也有很大不同。
　　本文针对低设备成本、低运行成本和超远距离的视频监控系统应用提出了解决方案，使用ARM嵌入式处理器和Linux操作系统构建嵌入式系统，开发出可实际应用的远程视频监控系统，适用于低分辨率、低成本、长距离的监控应用。
　　它的特点有：
　　·构建了ARM嵌入式处理器开发平台，提出了嵌入式系统的低成本开发流程;
　　·前端使用便宜的一体化高集成数字化视频采集模块，简化了系统前端的设计，大大降低了前端成本;
　　·编写简单的嵌入式操作系统程序，动态加载应用程序，加快其执行速度;
　　·信号处理使用由高速、高性能的ARM处理器构建的嵌入式系统，通过软件来实现图像压缩。
　　ARM视频监控系统平台
　　本课题要求建立低成本的图像数据采集、实时压缩与远程传送系统，而且要求容易进行实验室环境下的开发与调试;另外考虑到以后的扩展要求，还需要具备内存管理单元(MMU)与音频接口。
　　CirrusLogic公司的EP7312正适合要求。它是基于ARM720T内核的嵌入式微处理器，运行于74MHz时其性能与100MHz的IntelPentium芯片基本相当，且功耗很低，在74MHz工作频率下，功耗90mW，具有MMU、音频接口及LCD控制器。
　　图1是视频监控应用系统的开发平台。ARM的系统扩展槽和设备扩展槽，用于为ARM系统添加如以太网接口、海量数据存储接口和PCMCIA等接口或者用于与其他功能开发板，为ARM系统扩展了CMOS图像获取功能和VGA显示功能。其中，VGA接口是通过电阻网络实现320×240×12bits，即4096色彩色显示。与SRAM访问相关的寄存器有：SRAM控制寄存器、读地址低16位、读地址高16位、读出数据寄存器、写地址低16位、写地址高16位、写入数据寄存器;与CMOS图像采集有关的寄存器有CMOS采集控制寄存器、CMOS采集状态寄存器;与VGA显示有关的是VGA显示控制寄存器。

　　图1 ARM视频监控开发平台

　　ARM控制CMOS图像采集，然后ARM从图像缓冲SRAM中读取图像数据到ARM内部的LCD显示存储区，显示到LCD屏上。这也就打通了整个数据前向通道，ARM获取了图像后就可以进一步做压缩处理和传输。
　　ARM程序开发
　　ARM视频监控系统配备512KB的FLASHROM，用于程序存储器，所以应用程序与原始数据的总和必须小于512KB。以下是ARM程序开发流程：
　　软件的编写与调试
　　针对应用编写所需的各种程序，使用ADS(ARMDeveloperSuite)建立工程文件，把编写好的汇编程序*.s文件、C语言程序*.c文件、*.h文件加入到工程中。然后对编译参数进行相应设置，编译工程文件，编译通过后生成可执行二进制代码。使用ADW调试已编译工程，软件调试只能调试ARM指令，无法仿真外围设备;调试通过后，准备下载可执行二进制代码，进行硬件测试。
　　程序下载的实现
　　通过bootloader程序来实现对FLASH程序存储器的编程，bootloader程序是自己编写的基于内启动方式下的小程序。
　　(1)首先让EP7312以内启动方式运行，PC通过串口1(9600bps)接收到"<"标志，
　　(2)然后PC从串口发送2KB的bootloader程序到EP7312。
　　(3)这时bootloader程序开始运行，PC通过串口1(115200bps)发送"0x79"与EP7312再次建立连接，随后PC发送"0xFF0xFA"命令，EP7312返回"Len:"，PC再发送四字节的要下载的文件长度数据。接着PC继续发送整个要下载的程序，发送完成后将接收到"Ok!"，然后编程结束后将接收到"Done!"表明下载编程操作成功完成。
　　(4)此时重新以外启动方式启动EP7312就可以运行刚下载的程序。
　　以上是以工程方式来进行ARM应用程序开发的基本流程，在实际使用过程中如果应用到新器件还需要一个硬件调试阶段，在硬件调试通过以后才可以进一步开发应用程序。
　　有关硬件调试的软件方法
　　在没有硬件开发工具的情况下，可以通过串口来进行硬件的调试，EP7312与外围硬件的连接基本上有三种方式：直接总线连接、与EP7312的片内外设专用引脚连接、连接EP7312的通用I/O引脚。
　　以总线方式连接的外设可以通过总线读写来访问;专用外设可以通过内部专门的控制寄存器来访问;经通用I/O扩展的外设则可以通过对内部通用I/O设置寄存器的控制来访问。由于内部专用寄存器都对应固定的总线地址，所以这三种方式都可以通过ARM的总线操作对指定地址的访问来实现调试。