基于ARM处理器S3C2440的无线监控系统设计

无线网络技术在近一两年开始全面普及，无论是在家庭用户还是企业用户中，我们都能看到无线技术的影子。 认识无线监控，相信大家对有线监控系统比较了解，有线监控系统主要由网络摄像机、云台、视频服务器、监控终端等设备组成。而无线监控系统所需要的设备则比较简单，它只需要无线网络摄像机、无线AP、监控终端等设备组成，如果需要远距离无线监控，还要增加户外无线网桥等设备。

　　在此提出一种基于嵌入式Windows CE5．O的无线视频监控系统。解决了传统视频监控系统成本高、体积大、传输距离有限、功耗大、安装不方便等问题。该系统的设计将为无线视频监控提供一种新的思路、方法和技术路线；在安防、远程教育、远程视频会议、医疗系统等无线视频领域具有广阔的应用前景。

　　Windows CE作业系统是Windows家族中最新的成员，专门设计给掌上型电脑（HPCs）所使用的电脑环境。这样的作业系统可使完整的可携式技术与现有的Windows桌面技术整合工作。 Windows CE 被设计成针对小型设备（它是典型的拥有有限内存的无磁盘系统）的通用操作系统， Windows CE 可以通过设计一层位于内核和硬件之间代码来用设定硬件平台，这即是众所周知的硬件抽象层（HAL）（在以前解释时，这被称为 OEMC （原始设备制造）适应层，即 OAL; 内核压缩层，即 KAL. 以免与微软的 Windows NT 操作系统 HAL 混淆）。

　　1 系统的整体硬件框图介绍

　　基于嵌入式WinCE5．0的无线监控系统的硬件系统主要由嵌入式终端和服务器端的PC机组成。嵌入式终端平台的微处理器选择的是基于ARM9T20内核的S3C2440，S3C2440有丰富的接口，其中摄像头接口与CMOS的摄像头相连，串口与GPRS发射模块相连；服务器端主要是1台PC机和GPRS接收模块。整个框图如1所示。

　　系统首先通过S3C2440微处理器控制CMOS摄像头采集图像数据，经过压缩编码后，再通过GPRS无线发射模块将压缩后的数据发射出去，在服务器端的PC机通过GPRS接收模块接收数据，并通过相应的应用程序，对视频数据进行解码，并通过屏幕显示出来。其中包含有S3C2440微处理器的嵌入式终端平台的核心控制板如图2所示。

2 系统的扩展接口设计

　　2．1 摄像头接口设计

　　摄像头（CAMERA）又称为电脑相机，电脑眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像，影音处理。

　　摄像头中用的图像采集芯片为OV9650图像传感器，该图像传感器具有10位的数据接口和标准的SCCB接口，采用CSP一28封装，体积小。

　　该芯片支持RGB(4：2：2)，YUV(4：2：2)，YCrCb(4：2：2)三种数据输出格式，内置138个设备控制寄存器，地址分别从Ox00～Ox8A，通过SCCB接口可以方便地设置传感器视窗大小、增益、白平衡校正、曝光控制、饱和度、色调等参数。包含有图像传感器OV9650摄像头模块如图3所示。

　　S3C2440有一个专用的摄像头接口，CPU可以直接和CMOS图像传感器连接，当0V9650输出数据格式为8位的YUV时，要用到数据线D2～D9(D9为MSB位，D2为LSB位)；当输出的数据格式为10位RGB，用数据线D0～D9(D9为MSB位，D0为LSB位)，该系统用YUV格式。该摄像头模块与S3C2440的Camera接口连接，其电路图分别如图4～图6所示。

其中用到了TI公司的电平转换芯片74LVC4245，是一种双电源的电平移位器，电平移位在其内部进行。5 V端用5 V电源作为VDD_CAM，而3．3 V端则用3．3 V作为VCC33。双电源能保证两边端口的输出摆幅都能达到满电源幅值。

2．2 GPRS模块的接口设计

　　通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service）的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps.

S3C2440有3个UART通道，利用其中一个通道设计串口，使其与GPRS模块连接，由于S3C2440自带的UART控制器，使得硬件开发和软件设计都比较简单。但RS 232标准所定义的高、低电平信号，与一般的微控制器系统的电路所定义的高、低电平信号完全不同，如S3C2440系统的标准逻辑"1"对应电平2～3 V，标准逻辑"O"对应0～4 V电平。显然，与RS 232标准所述的电平信号完全不同。两者之间要进行通信，必须经过信号电平的转换，目前常使用的电平转换芯片有MAX232，MAX322