基于ARM9的遠程圖像無線監控系統的設計

③關閉攝像機接口函數：

static void v4l_cam_close(struct video_device *v);

中斷處理接口函數。該中斷處理函數在使用C端口模式完成1幀圖像采集后被調用。函數原型定義如下：

static void

s3c2440_camif_isr_c(int irq,void *dev_id,struct pt_regs *regs);

讀取圖像數據的實現函數。該函數通過dev→rdy的值判斷1幀圖像有無采集轉換結束。如果該值置1，則表示采樣結束，這時就可以從圖像數據的緩沖中拷貝數據到用戶的存儲空間；如果為0，則函數進入阻塞或返回EAGAIN標志。順便提一下，dev→rdy的值是在中斷處理函數中設置的。(實現代碼略——編者注)

1.3 圖像數據的壓縮

S3C2440的CAMIF接口處理得到的1幀圖像數據比較大，還要經過進一步的壓縮才能適合進行網絡數據傳輸。S3C2440處理器內部沒有提供硬件的圖像壓縮編碼器，但因為它的主頻較高，可以使用軟件來進行圖像壓縮。考慮到CPU的處理能力和對單幀采樣圖像的清晰度有較高的要求，采用基于離散余弦變換算法(DCT)的JPEG/MJPEG方式對圖像數據進行壓縮編碼。

1.4 圖像數據的傳輸

通信單元承擔了圖像的數據傳輸任務。在本系統中，有兩種通信單元可供使用。一種是GPRS/CDMA無線傳輸模塊。它們通過串口與S3C2440處理器相連接，在以太網絡傳輸線纜難以鋪設的環境中可以使用這種通信方式。它的缺點是通信帶寬小，傳輸速度慢，但是如果對實時性要求不高，也能夠傳輸高清晰的靜態圖片。另一種通信單元是10MHz的CS8900a以太網絡傳輸模塊。它可與局域網相連接，然后將監控圖像發送到局域網的監控服務器或者通過網關發送到互聯網上。這種通信方式速度高，實時性好，但監控現場要安裝有線的以太網絡。

1.5 攝像機云臺的控制

攝像機的云臺控制接口采用RS485通信方式。因S3C2440內部只有RS232的控制器，為此使用MAX485芯片設計了一個RS232到RS485的轉換接口。該電路原理如圖4所示。

圖4中RS485的數據流方向由GPE13口的電平進行控制。

2 系統軟件的設計

系統軟件包含下位機軟件、服務器軟件和客戶端軟件。下位機軟件部署在遠程圖像監控設備上。這個軟件作為一個Linux的守護進程啟動，負責壓縮采樣到的圖像數據，并把壓縮后的圖像打包，然后通過Socket通信方式上傳到監控服務器。如果使用GPRS/CDMA無線傳輸模塊，上位機軟件在系統啟動完成后，就自動進行PPP撥號，建立起一條TCP/IP的通信管道。客戶端軟件部署在一臺連接到互聯網的PC機上，它提供給最終用戶瀏覽監控畫面，設置監控參數等功能。服務器軟件也部署在一臺連接到互聯網的計算機上。這臺計算機在互聯網上有固定的IP或者域名，服務器軟件作為一個后臺進程啟動，為客戶端和遠程圖像監控設備之間的通信起到一個橋梁的作用。因為遠程監控設備的IP地址是動態的，無法被客戶端直接尋址，因此就需要服務器作為雙方通信的中間橋梁。

下位機軟件通過驅動程序提供的接口，在遠程圖像監控設備中完成硬件的初始化、控制等功能，同時又負責圖像的壓縮和傳輸。它是所有設備的控制中樞，因此這里著重描述下位機軟件的工作流程，如圖5所示。

為了省電，一些像SAA7113、攝像機和夜視紅外燈等大功耗的器件和設備只有在需要時才工作，所以這些設備在初始化時都是斷開電源的。

下位機程序讀取保存在設備上的設備ID號(該ID號是唯一的)，以及監控服務器的域名/IP地址和端口，然后下位機程序作為Socket連接的客戶端主動與監控服務器進行連接。連接成功之后，送出設備的ID號。這時如果有監控的客戶端想要查看某個遠程監控設備的圖像，只要向監控服務器發出請求，告訴服務器要連接的設備ID號，服務器就會根據這個ID號對應的Socket句柄，為客戶端和遠程監控設備建立一個Socket連接通道。

3 總結

遠程圖像無線監控系統在高壓輸電線路的覆冰監測中得到了成功的應用。在野外全天候環境下，適時準確地監測高壓輸電線路覆冰厚度，同時發出預警處理信息，從而有效地避免了斷纜事故的發生。

遠程圖像監控技術是隨著計算機技術、數字通信技術、網絡技術、自動控制技術以及LSI、VLSI集成電路的發展而發展的，而基于ARM9嵌入式處理器的本系統正是這些技術學科相互交叉和融合發展的集中體現。實踐證明，ARM9處理器的低功耗、高性能和多功能的特性滿足了遠程圖像監控的許多特殊需求，是實現遠程圖像監控的很好選擇。