基于嵌入式Windows CE5.O的無線視頻監控系統

　　0 引 言

　　傳統的視頻監控系統主要以模擬信號監控系統和基于插卡的數字監控系統為主。其中模擬信號監控系統布線工程量大，要耗費大量的存儲介質，查詢取證也十分繁瑣;基于插卡的數字監控系統是由1臺PC機加圖像采集卡完成的，系統的成本高，而且PC機需要有人值守，無法在惡劣環境下使用。在視頻監控領域中，如何使信息傳輸得更快，更穩定，距離更遠，系統的成本、體積、功耗更低等問題是擺在當前技術研發人員面前的首要問題。

　　在此提出一種基于嵌入式Windows CE5.O的無線視頻監控系統。解決了傳統視頻監控系統成本高、體積大、傳輸距離有限、功耗大、安裝不方便等問題。該系統的設計將為無線視頻監控提供一種新的思路、方法和技術路線;在安防、遠程教育、遠程視頻會議、醫療系統等無線視頻領域具有廣闊的應用前景。

　　1 系統的整體硬件框圖介紹

　　基于嵌入式WinCE5.0的無線監控系統的硬件系統主要由嵌入式終端和服務器端的PC機組成。嵌入式終端平臺的微處理器選擇的是基于ARM9T20內核的S3C2440，S3C2440有豐富的接口，其中攝像頭接口與CMOS的攝像頭相連，串口與GPRS發射模塊相連;服務器端主要是1臺PC機和GPRS接收模塊。整個框圖如1所示。

　　系統首先通過S3C2440微處理器控制CMOS攝像頭采集圖像數據，經過壓縮編碼后，再通過GPRS無線發射模塊將壓縮后的數據發射出去，在服務器端的PC機通過GPRS接收模塊接收數據，并通過相應的應用程序，對視頻數據進行解碼，并通過屏幕顯示出來。其中包含有S3C2440微處理器的嵌入式終端平臺的核心控制板如圖2所示。

　　2 系統的擴展接口設計

　　2.1 攝像頭接口設計

　　攝像頭中用的圖像采集芯片為OV9650圖像傳感器，該圖像傳感器具有10位的數據接口和標準的SCCB接口，采用CSP一28封裝，體積小。

　　該芯片支持RGB(4：2：2)，YUV(4：2：2)，YCrCb(4：2：2)三種數據輸出格式，內置138個設備控制寄存器，地址分別從 Ox00～Ox8A，通過SCCB接口可以方便地設置傳感器視窗大小、增益、白平衡校正、曝光控制、飽和度、色調等參數。包含有圖像傳感器OV9650攝像頭模塊如圖3所示。

　　S3C2440有一個專用的攝像頭接口，CPU可以直接和CMOS圖像傳感器連接，當0V9650輸出數據格式為8位的YUV時，要用到數據線 D2～D9(D9為MSB位，D2為LSB位);當輸出的數據格式為10位RGB，用數據線D0～D9(D9為MSB位，D0為LSB位)，該系統用 YUV格式。該攝像頭模塊與S3C2440的Camera接口連接，其電路圖分別如圖4～圖6所示。

　　其中用到了TI公司的電平轉換芯片74LVC4245，是一種雙電源的電平移位器，電平移位在其內部進行。5 V端用5 V電源作為VDD_CAM，而3.3 V端則用3.3 V作為VCC33。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿電源幅值。

　　2.2 GPRS模塊的接口設計

　　S3C2440有3個UART通道，利用其中一個通道設計串口，使其與GPRS模塊連接，由于S3C2440自帶的UART控制器，使得硬件開發和軟件設計都比較簡單。但RS 232標準所定義的高、低電平信號，與一般的微控制器系統的電路所定義的高、低電平信號完全不同，如S3C2440系統的標準邏輯“1”對應電平2～3 V，標準邏輯“O”對應0～4 V電平。顯然，與RS 232標準所述的電平信號完全不同。兩者之間要進行通信，必須經過信號電平的轉換，目前常使用的電平轉換芯片有MAX232，MAX3221和 MAX324.3，具體設計電路如圖7和圖8所示。

　　3 操作系統平臺的定制

　　Windows CE是高度模塊化的嵌入式操作系統，正因為如此，用戶為了滿足特定的要求而對操作系統進行定制，如果為自己的嵌入式設備定制Windows CE操作系統，則須進行創建、構建、運行和發布OS等一系列操作。在無線視頻監控系統中，根據功能要求，利用Platform Builder5.0定制系統的流程如下：

　　(1)導入BSP開發包。由于用的是三星公司的基于ARM920T核的S3C2440，所以在BSP包中找到SMDK2440文件下的 SMDK2440.CEC文件將其導入。打開“Platform Builder5.0”，選擇“File”菜單下的 “Manage Catalog Features”，如圖9所示。在彈出的對 話框中單擊“Import”，瀏覽到SMDK2440文件下的 smdk2440.cec文件，將其導入。