基于3G手機的視頻監控系統的設計

摘要：3G網絡的發展，手機將成為信息社會的核心樞紐，隨時、隨地地進行遠程檢測實時監控已成為需求。介紹了基于Micro2440開發板的手機視頻監控系統，前端視頻采集以ARM920t內核的嵌入式微處理器S3C2440為硬件核心，以WinCE為嵌入式實時操作系統。傳輸系統采用中國聯通的WCDMA無線網絡，應用萬維網作為服務器，后端監控系統驅動程序開發在Platform Builder中完成，應用程序在EVC可視化開發環境中完成。通過實驗，證明了系統設計的正確與合理：已在3G手機中顯示圖片，圖片清晰，性價比高，系統穩定性好。
關鍵詞：WCDMA；手機；ARM9；WinCE；視頻監控

隨著3G網絡技術的快速發展以及3G手機各項功能的增強，使得利用3G手機實現隨時隨地的視頻監控已成為可能。而嵌入式技術作為當今IT業的熱門技術，各種嵌入式芯片如DSP，ARM，SOC等被廣泛應用于數碼、安防、交通信號采集、遠程醫療等領域，可以預見未來便攜式多功能的個人醫療數字服務終端會像手機一樣普及，用戶可以隨時隨地地將自己重要的生理信息實時、準確、快速地傳送到遠程醫療中心或家庭護理專家處，從而得到醫生的專業建議和指導，實現遠程醫療監護的應用。文獻中的無線監控系統也用到ARM9芯片和WinCE操作系統，但對軟件設計部分論述不清晰，文獻論述的基于ARM的無線視頻監控系統只介紹了簡單的硬件結構和程序流程圖，沒有給出實驗結果，文獻只給出了仿真圖，文獻論述的基于3G的手機遠程監控系統也只介紹了簡單的系統框圖和應用實例，并沒有實驗結果，文獻均采用ARM9內核嵌入式芯片，且采用Linux操作系統，但是都沒有實驗驗證，且主要論述的是Linux內核編譯。本文設計一種基于ARM9芯片的3G手機嵌入式視頻采集系統，該系統與參考文獻所論述的視頻采集系統相比，具有體積小、能耗低、更新維護方便、開發難度低等特點。

1 系統硬件結構
本系統的硬件平臺實物如圖1，鑒于系統的可靠性、可擴展性、可維護性，本系統采用模塊化的設計原則，整個系統的視頻采集系統硬件由3個部分構成。

1．1 微系統核心模塊
該模塊是由嵌入式微處理器S3C2440A，NANDFALSH接口電路、SDRAM接口電路和總線接口電路組成。S3C2440是三星公司基于ARM920T內核的32位RISC微處理器芯片，為手持設備及一般類型的應用提供低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。采用了新的總線架構AMB-A，其內核還實現了MMU，Harvard高速緩沖體系結構。另外其加強的ARM體系結構MMU支持WinCE，Linux和EPOC32等操作系統，支持ARM調制體系結構，支持從NAND FLAsH存儲器啟動。而且，它還集成了豐富的片上功能，如LCD控制器、UART接口、USB主從接口、I2C接口、CAM IF單元等。
SDRAM雖掉電不能保存數據，但它有非常高的讀寫速度，故適合主程序的運行。本系統采用2片32 MB型號為HY57V561620的芯片級聯構成64 MB的SDRAM存儲器，該芯片的內部存儲結構是4 Banks×4M×16 b，共4個Bank。NAND FLASH存儲系統采用三星公司的K9F1208U0M芯片，存儲容量為64M×8 b。核心模塊與外設控制模塊的接口連接由總線接口實現。
1．2 視頻采集模塊
該模塊采用Micro2440開發板自帶的CMOS攝像頭接口，直接使用友善之臂提供的CAM130攝像頭模塊，該模塊由一個130萬像素的CMOS圖像傳感器OV9650及其接口電路、電源電路組成。選擇CMOS傳感器是因為它有集成度高、體積小、功耗低、編程方便、易于控制、成本低等優點，并且該類型的傳感器正向低噪聲和高靈敏度等方向發展，故CMOS傳感器是目前低像素圖像采集系統的最佳選擇。接口電路將圖像信號進行A／D轉換和處理，傳送到處理器的CAM IF。微系統核心模塊通過I2C串行總線實現對傳感器的控制。電源電路由電源轉換芯片AS1117為攝像頭提供1．8 V和2．8 V電壓，其中2．8 V電壓是通過可調壓芯片分壓得到(即為圖2中的VDD_CAM)。該模塊的供電電壓為3．3 V，與微系統核心模塊的供電電壓是一致的，無需另外單獨提供。