1 引言

在一些特定的環境下由于地理位置等原因，無法實現有線的網絡監控，如高速公路監控。而針對遠離市區的工業環境，也要求通過無線網絡實現視頻以及現場數據的采集監控。本研究將運行嵌入式操作系統的32位微arm處理器與dsp視頻壓縮模塊相結合，構成一個基于視頻的、支持遠程采集、壓縮的web服務器，網絡連接部分采用gprs方式。

2 系統設計

2.1 系統功能設計

（1）支持pal/ntsc合成視頻捕捉和采集，可以接收ccd攝像頭輸出的模擬視頻信號。

（2）對數字視頻數據進行壓縮以及編碼處理。

（3）實時數據的a/d采集及處理。

（4）通過gprs提供無線網絡進行數據的傳送。

（5）具有良好的軟、硬件接口，便于二次開發和集成到其它處理系統之中。

2.2 系統整體結構

系統整體的結構框圖如圖1所示，主要由主控制器、視頻壓縮模塊、無線gprs傳輸模塊和現場ad模塊組成。在整個系統中，視頻壓縮模塊合成視頻捕捉和采集，然后送給主控制器進行壓縮和編碼處理；現場ad數據模塊負責對現場進行實時數據采集并進行ad轉換，然后送給主控制器；主控制器對視頻和現場數據進行處理后通過無線gprs傳輸模塊，把數據傳送到遠端的監控端。

圖1 無線嵌入式遠程監控系統

3 系統硬件設計

3.1 主控制器部分

主控制器以samsung2410的arm9處理器為核心，cpu工作頻率達到203mhz；運行速度為1.1mbps，為272-fbga封裝；擁有獨立的16kb指令cache和16kb數據cache，大大提高了數據的處理能力；系統外擴64m sdram和64m nand flash為外接存儲器，同時使用2個uart（通用異步串行口）接口與其它2個模塊實現通信。主控制器把視頻壓縮模塊和ad模塊傳送來的數據進行相關處理后，通過gprs模塊傳送到遠方的監控端。

3.2 視頻壓縮模塊

壓縮模塊的前端采用philip的saa7113芯片實現將ccd4路cvbs信號轉化為符合itu656、yuv4∶2∶2格式的8位“vpo”總線輸出，后端采用analog device公司的adsp-bf531（blackfin系列dsp），實現傳輸碼率為8-180kbp/s的jepg靜止圖像編碼或camec-i編碼，參見圖2。

圖2 視頻壓縮模塊框圖

3.3 無線gprs模塊

無線gprs模塊采用siemens的mc55，選取適用于歐洲和亞洲的頻段（900，1800和1900 mhz），它除了具有gsm模塊原有的功能外還支持分組業務功能，內嵌tcp/ip協議6。它與s3c2410協同工作，共同完成數據的遠程傳輸。語音和數據傳輸功能設計用于基于microsoft windows mobile平臺的設備（smart phones and pocket pcs）， gprs（class 10）標準，支持pbcch，如圖3所示。

圖3 無線gprs模塊框圖

3.4 ad模塊

現場數據采集的標準是4～20ma電流信號，但arm實際的a/d口接入是0～5v電壓信號，以本系統采用專用的i/v信號隔離轉換器實現4～20ma電流與0～5v電壓信號的隔離及變換，iso系列隔離放大器是一種將模擬信號按比例進行隔離和轉換的混合集成電路（ic）。主要應用領域：模擬信號數據采集，隔離傳輸及供電，工業現場信號隔離傳輸及變換，地線干擾抑制，信號遠程無失真傳輸，儀器儀表與傳感器信號的隔離變換。適應于本系統的需求。

4 系統軟件設計

4.1 系統軟件設計內容

系統軟件結構圖參見圖4。

（1） 視頻壓縮模塊控制程序；

（2） mc55控制程序；

（3） tcp/ip服務器程序；

（4） 遠程監控端程序。

圖4 系統軟件結構圖

4.2 軟件開發平臺技術分析

該項目擬采用的操作系統為微軟的嵌入式操作系統windows ce，利用其開發環境platformbuilder4.2來進行系統平臺的定制和裁剪。windows ce是一個32位、多線程、多任務的嵌入式實時操作系統，windows ce的體系結構采用獨立于通常的程序設計語言并且和windows兼容的api的方式，這樣可以保證windows ce的組件化和rom化，充分適應有限的存儲空間和各種不同芯片的要求。windowsce是模塊型的操作系統，這意味著可通過選擇、組合和配置windows ce的模塊和組件來創建用戶版的操作系統。

5 結束語

本系統采用arm+dsp的主從結構，搭建了一個集視頻壓縮解碼、數據采集和遠程數據接收為一體的遠程監控系統，為無線監控提供了一個很好的解決方案，所采用的jpeg編碼方式與實際的gprs帶寬比較匹配。