基于 ARM 的遠程無線監控系統的設計與實現

在/usr/local/man/manl目錄下會生成cjpeg.l、djpeg.l、jpegtran.l、rdjpgcom.l、wrjpgcom.l、snapscreenshop.l六個文件，在/usr/local/arm/3.4.3/arm-linux/lib目錄下會生成libjpeg.a、libjpeg.la、libjpeg.so、 libjpeg.so.62、libjpeg.so.0.0五個函數庫，libjpeg.so.62、libjpeg.so.0.0就是我們需要的庫，將它拷貝到arm-linux里，這樣ARM就支持JPEG壓縮格式的圖像。圖像壓縮的一些重要函數如下：

char *filename = first.jpeg;//指定壓縮后的圖像所存放的目標文件
struct jpeg_compress_struct cinfo;//申請并初始化JPEG壓縮對象
struct jpeg_error_mgr jerr; // 聲明錯誤處理器
JSAMPROW row_pointer[1]; // 一行位圖
int row_stride; // 每一行的字節數
int line; //每一列的字節數
jpeg_create_compress(cinfo);
cinfo.image_width = width; // 圖像的寬、高和深度
cinfo.image_height = height;
cinfo.input_components = depth;
cinfo.in_color_space=JCS_RGB;// 彩色圖像
jpeg_set_quality(cinfo, JPEG_QUALITY, TRUE ); // 設定壓縮質量
cinfo.dct_method=JDCT_FASTEST; // DCT離散余弦變換
jpeg_start_compress(cinfo, TRUE); //開始進行JPEG圖像壓縮
while (cinfo.next_scanline cinfo.image_height)//對每一行進行壓縮
jpeg_destroy_compress(cinfo); //釋放壓縮工作過程中所申請的資源
采集到的圖像如圖5所示。如果要進行連續幀的采集由grab_fd.frams來確定需要采集的幀數，最多支持一次采集32幀。

圖5 采集的圖像

GPRS DTU通過全功能串口與ARM開發板相連接，在arm-linux的指令調度下將ARM采集到的圖像通過串口通信傳輸到GPRS DTU。arm-linux是通過設備文件訪問串口的，在訪問具體的串行端口時，只需打開相應的設備文件即可。串行端口Port1和Port2對應的設備文件分別為/dev/ttyS0和/dev/ttyS1。若要使用串口進行通信必須在通信兩端設置好串口的屬性，包括數據傳輸的波特率、傳輸的數據格式、是否有奇偶校驗位、流控方式等。在Linux下進行串口設置，涉及一個重要的數據結構struct termios，設置串口波特率struct termios Opt，設置串口數據位
struct termios Opt;
Opt.c_cflag = ~CSIZE; //屏蔽字符大小位
Opt.c_cflag |= ~CS8; //選擇8位數據位
設置串口校驗位與此相關的宏定義有：
#define PARENB 0000400 //PARENB控制是否使能奇偶校驗
#define PARODD 0001000 //PARODD控制使用奇校驗還是偶校驗
設置串口停止位與停止位相關的宏定義只有CSTOPB，設置termios結構的.c_cflag成員即可。
#define CSTOPB0000100
Opt.c_cflag = ~CSTOPB;//1位停止位
Opt.c_cflag |= ~CSTOPB;//2位停止位
設置串口波特率：
串口使用open函數執行打開操作，open( )函數帶有兩個參數，其中參數1為要打開的設備文件名，參數2為打開方式。它們的含義如下。

O_RDWR:既可讀也可寫。

O_NOCTTY:告訴嵌入式Linux，該程序不想成為此端口的“控制終端”。如果應用程序不強調這一點，那么任何輸入都會影響程序的執行。

O_NDELAY:表示該程序不關注DCD信號線所處的狀態，即不管對端設備是在運行或是掛起。如果不設置該標志，則程序會被設置為睡眠狀態，直到DCD信號為低為止。

使用close(fd)系統調用關閉串口。關閉一個串口通常會將DTR信號設置為低電平，如果外接GPRS DTU，就會將GPRS DTU掛起。使用write( )函數向串口寫入數據，write調用若正確，返回發送的字節數，否則返回-1。從串口讀取數據如果在原始數據的模式下對端口進行操作，read( )函數調用將返回串行口輸入緩沖區所有的數據。如果沒有數據，那么該進程將被阻塞，處于等待狀態，直到數據到來，或者到了規定時間和出現錯誤為止。通過如下方法，能使read( )函數調用立即返回。

系統的實現
本系統監控中心服務器采用PC實現，使用Windows操作系統，使用VC++編寫上位機程序，利用TCP/IP通信，輸入監控端的IP地址后，上位機可以與監控端通信，接收到傳輸過來的圖像，如圖6所示。該系統大概3～5秒傳輸一幅圖像。

圖6接收到的圖像

本監控系統支持短信和電話喚醒功能，也就是說通過短信和電話撥號就可以對監控系統進行遠程控制，使其進入工作狀態，進行信息傳輸。具有連接時機可控功能，支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電3種工作方式。在不進行數據傳輸時，監控系統可以進入下線狀態，大大節約了通信費用，而在需要重新開始數據傳輸時，可以用手機給監控系統發送短信或打電話將其喚醒，恢復與數據中心的連接，也可以隨時隨地發短信對監控系統進行配置，方便管理。