基于嵌入式远程无线网络系统设计

1、    基于嵌入式远程无线网络系统设计    袁适成+曹玉东摘 要：以随着计算机、通讯和嵌入式的发展，各个部分之间的不断融合，基于嵌入式技术与通信方面越来越被人们所重视。其中视频监控一直是人们关注的重点，而嵌入式与视频监控的融合，也是现在发展的特点之一。这种系统功能专一，使用方便，安装操作简单，可以在千里之外对目标进行观察和监控。基于嵌入式的视频监控系统，采用arm作为数据的传输媒介，实现了数据到arm到局域网的传输。通过无线网卡传输数据到手机app，完成无线监控的功能。利用pc机与搭建的web服务器，实现网络的实时监控，数据储存的功能。具有多端监控，方

2、便安全，可靠性高，数据储存等优点，在网络监控有创新性和使用推广价值。关键词：嵌入式 监控 arm 局域网近几年来，人们的物质生活在不断变好的同时，住宅的安全防范和财产的监控也成为了大家所不能避免的问题，除了一般的保护外，监控也成了人们关注的重点。视频监控能实现实时监控的功能，并且可以把监控画面储存下来作为证据，在此基础上，高级的监控系统可以通过网络进行远处的监控，监控画面可以准确再现还原。通过网络也可以实现多点监控，无线监控等监控方式。一般的监控，存在着无法长距离传输和只能采集不能处理等一系列的问题。除了内在因数，一些监控设备在安装时繁琐，不方便；对于监控者而言，也需要有一定的基础才能掌握操作

3、监控系统。一、系统设计本系统研究基于jz2440开发板的嵌入式无线远程网络监控的设计与实现，利用嵌入式设备的小巧方便，低耗能的特点，来搭建一个信号采集加工和传输的平台，传输给电脑和无线网卡。设计中采用jz2440开发板，arm920t内核硬件设备和linux操作系统，cup为三星的s3c2440a。整个系统分为开发板和pc机，开发板上的摄像头采集信号，把信号传输到开发板，进行jpeg压缩编码，然后把数据传到开发板上的无线网卡，通过手机app接收解压，能在线的观看监控环境，同时数据通过以太网传到pc机上。pc机上操作系统为windows7，通过以太网，在谷歌或火狐等支持java的浏览器上都可以在

4、線远程监控，同时pc机通过软件可以保存监控内容。系统采用嵌入式与监控的相互结合，发挥嵌入式设备体积小，内耗低，功能专一的特点，也实现了监控需要的安全性和隐蔽性，同时加入了储存的功能，让整个系统能轻易的满足监控的相关需求。（1）嵌入式硬件平台根据系统的需要，嵌入式硬件平台的搭建需要电源模块，cpu芯片，储存模块，以太网接口模块，usb接口模块，usb摄像头，usb无线网卡等几个部分。电源模块系统使用1.5v和2.5v两种直流电源。电源模块使用ap1509芯片，ap1509是一款高效降压dc-dc转换器，输入电压为4.5v-22v，输出电压为1.23v-18v，反馈电压为1.23v，输出电流可达3

5、a。cpu芯片jz2440开发板使用s3c2440a芯片，s3c2440a以 arm920t为核心，采用0.13um cmos标准单元和存储器编译器开发。它的低功耗，简单，优雅和全静态设计特别适合于成本和功耗敏感的应用。它采用了被称为高级微控制器总线架构（amba）的新的总线架构。s3c2440a提供了出色的功能，其cpu内核，一个32位arm920t risc处理器设计的高级risc机， arm920t实现了内存管理单元mmu，amba总线，和哈佛缓存架构与独立的16kb指令和16kb数据高速缓存，每一个字线的长度为8。储存模块系统采用从nor flash中启动加载程序。nor flash

6、的特点是芯片内执行，可以直接在flash闪存内运行，不用把代码送到ram中读取。nor flash的传输效率很高，在14mb的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。nor器件时是以64128kb的块进行的，执行一个写入或擦除操作的时间为5s。系统采取内存芯片型号为mx29lv160dbti，其供电电压为3.3v。以太网接口模块系统采用以太网芯片dm9000。m9000是高速以太网控制芯片，有一个一般处理接口，一个10/100m自适应的phy和4k dword值的sram。它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3v与5v的支持宽容。它内置该dm9000支持8位，1

7、6位和32位接口访问内部存储器，以支持不同的处理器。usb接口模块usb是一种支持在usb主机和usb设备之间进行串行数据传输的通信协议。主机作为总线的主叫方，采用两种信令模式：全速模式12mb/s和低速模式1.5mb/s。s3c2440a处理芯片有两种usb通信接口：usb slave和usb host，usb slave用于键盘和鼠标等usb设备，usb host用于有读取能力的设备，如：摄像头。usb摄像头系统采用锐尔威视usb红外摄像头，型号为rer-100w03m。输出图像格式为mjpeg，支持uvc协议，不需要外接ram芯片，支持linux嵌入式系统。自动对焦，红外夜视，通过一些简

8、单的命令就能进行数据的采集和传输。usb网卡符合ieee 802.11（n/g/b）协议。内置智能天线，提供更好的无线传输性能、稳定性和无线覆盖范围。总线类型有usb1.1和usb2.0。系统使用的无线网卡是腾达w311m 无线网卡，vid和pid分别是 148f：5370。能稳定的传输视频数据。二、程序设计流程移植摄像头驱动打开视频设备，视频设备被看做一个文件。使用open函数打开这个设备，打开视频设备后，可以设置该视频设备的属性，例如裁剪、缩放等。检查当前视频设备支持的标准，使用vidioc_querystd来检测，当检测完视频设备支持的标准后，还需要设定视频捕获格式，为视频捕获分配内存，

9、获取并记录缓存的物理空间，使用vidioc_reqbufs，获取req.count的缓存，下一步通过调用vidioc_querybuf命令来获取这些缓存的地址，然后使用mmap函数转换成应用程序中的绝对地址，最后把这段缓存放入缓存队列。数据缓存采用fifo的方式，当应用程序调用缓存数据时，缓存队列将最先采集到的视频数据缓存送出，并重新采集一张视频数据。这个过程需要用到两个ioctl命令。最后配置摄像v4l2驱动。驱动移植好了，插上摄像头，执行lsusb就可以看到摄像头数据。endprint移植servfox先移植spcaview在linux上编译spcaview再安装spcaview软件，sp

10、caview 工具是用来纪录数据流，也能用来播放数据，也能作为网络监视客户端用。最后在linux上运行： ./spcaview g s 320x240 w 00：7070其中00是服务器的ip地址，这样我们就可以在pc机上看见usb摄像头采集进来的数据了。boa服务器的移植先配置boa.conf文件，然后在开发板的/usr/bin目录下执行 ./boa。然后移植libjpeg库。就能在pc机上通过浏览器进行监控。三、控制方法摄像头放在监控地点通过usb线将数据传输到开发板，开发板应放在监控人所在处，二者之间通过usb数据线和usb延长线连接，线路

11、安装简单，wifi网卡直接与开发板相连。usb无线网卡和usb摄像头连接到开发板，开发板上电，等待系统启动打开手机wifi设置，连入本地wifi，最后打开手机app等待几秒app会自动获取ip地址。数据会通过app呈现出来。usb摄像头与开发板相连，开发板和pc机之间用网线直连，就可进行网络监控与存储。当系统连接开发板上电以后，打开pc机本地软件video.exe，在其中输入以开发板ip为基础的网址：http：/172.16.150. 157：8080/？action=stream，即可进行本地监控。在软件中可以对视频信息进行在线观看和储存，储存位置可以自行设置。在局域网内的任意一台pc机，可

12、以用谷歌浏览器和火狐浏览器登录开发板ip地址所在的页面，输入账号密码验证码后即可进行远程视频监控。如果pc机上装有“video.exe”也可进行数据的存储。四、结语基于arm开发板的网络监控设备在安全监控中的实时应用，设计了一套无线网络监控系统。设计中使用了jz2440开发套件，建立一套能实时监控并能监控数据进行无线传输，远程网络传输和储存的系统。继承了s3c2440芯片强大的网络传输特点，能够以无线的方式，低成本，低功耗的實现信息的在线监控与储存，同时又使系统不失灵活性和可靠性。参考文献1韦东山.嵌入式linux应用开发完全手册m.北京：人民邮电出版社，20082李佳.arm系列处理器应用技术完全手册m.人民邮电出版社，2006.（12）3张林.视频监控系统的现状和今后发展趋势eb/ol，http：/，2009-02-074李进.基于linux的远程智能监控系统