視頻監控系統中云臺控制模塊的設計與實現

Bootloader、Linux內核和設備驅動程序形成基本的嵌入式運行環境，應用層軟件snmpd為SNMP代理軟件，負責接收、解碼控制命令，并將解碼后的命令通過串口RS485發送到云臺模塊，實現對云臺運動方向的控制。

3.1 Linux2.6.21操作系統定制

本系統采用開放源代碼的嵌入式Linux2.6.21作為操作系統。首先對Linux內核進行裁剪，保留本系統所需的NAND Sevice Support、UDP協議以及串口支持、套接字、NFS文件系統等。裁剪包括并口支持、USB口支持、WLAN協議支持、SD卡支持等驅動模塊。將裁剪后的內核通過交叉編譯器編譯即可得到ARM處理器能夠運行的文件。然后再將鏡像文件通過Bootloader下載到目標板的Dataflash中。

3.2 應用程序snmpd的開發

3.2.1 Agent開發環境的建立

由于嵌入式Linux系統的資源有限，不可能在其上運行開發和調試工具，因此，采用“宿主機即目標機”的開發形式。宿主機和目標機通過串口與網口連接。宿主機是安裝了Linux系統的PC機，在宿主機上建立交叉編譯環境，程序在宿主機上進行編譯，然后通過交叉編譯工具得到在嵌入式操作系統上運行的可執行文件。本系統采用Linux2.6.21版本作為PC機的操作系統，編譯器選用Arm-linux-gcc3.4.1版本，以Net-snmp v5.4.2作為開發工具，目標機CPU為ARM11微處理器。

3.2.2 MIB庫的擴展

開發環境建立后，就可以進行SNMP代理軟件的開發。依據Net-SNMP開發文檔，要在SNMP代理中實現自定義的功能（云臺控制）就需要對其MIB庫進行相應的擴展。MIB文件的編寫要遵循SNMP協議中SMI部分的要求[5-6]。下面是本文編寫的實現云臺控制功能的MIB庫文件，本文將其命名為S3C6410.txt。

S3C6410-MIB DEFINITIONS ::= BEGIN

IMPORTS

TimeTicks FROM SNMPv2-SMI

enterprises FROM SNMPv2-SMI

OBJECT-GROUP，NOTIFICATION-GROUP FROM SNMPv2-CONF

OBJECT-TYPE, Integer32, Gauge32, MODULE-IDENTITY

FROM SNMPv2-SMI

TEXTUAL-CONVENTION FROM SNMPv2-TC；

S3C6410 OBJECT IDENTIFIER::={ enterprises 9000 }

DIRECTION OBJECT-TYPE

SYNTAXInteger32

MAX-ACCESS read-write

STATUScurrent

DESCRIPTION

"DIRECTION controll the directions of the camera.

The number ‘0’ equals the command ‘stop’

The number ‘1’ equals the command ‘left’

The number ‘2’ equals the command ‘right’

The number ‘3’ equals the command ‘up’

The number ‘4’ equals the command ‘down’

The other number equals the number ‘0’

"

DEFVAL { 0 }

::={ S3C6410 1 }

END

MIB文件S3C6410.txt描述了0、1、2、3、4分別代表的涵義。即，當SNMP代理軟件（snmpd）接收到了控制端發送過來的0、1、2、3、4信息時，分別將其解釋為stop、left、right、up、down命令。

3.2.3 C代碼（框架）的自動生成和自定義功能的加入

按照SMI規范編寫好MIB庫文件后，將MIB文件放在usr/local/share/snmp/mibs/目錄下面，并用Net-SNMP自帶的mib2c工具生成相應的C文件S3C6410.c和S3C6410.h；然后將這兩個C文件拷貝到net-snmp.5.4.2/agent/mibgroup/examples/目錄下，并在生成的S3C6410.c模板上添加需要的功能[7]。下面是主要添加和修改的部分。

(1)依據PELCO-D云臺協議定義一維字符型數組stop、left、right、up、down。當SNMP代理接收到stop、left等命令時，就可以按照下面的定義將命令翻譯成云臺模塊可以識別的碼流。

char stop[7]={0xff,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01};//0

char left[7]={0xff,0x01,0x00,0x04,0xff,0x00,0x04};//1

char right[7]={0xff,0x01,0x00,0x02,0xff,0x00,0x02};//2

char up[7]={0xff,0x01,0x00,0x08,0x00,0xff,0x08};//3

char down[7]={0xff,0x01,0x00,0x10,0x00,0xff,0x10};//4

(2)打開串口并設置串口參數，SNMP代理通過串口控制云臺轉動。

open("/dev/s3c_serial1",O_RDWR | O_NDELAY |

O_NOCTTY)//打開串口

//設置串口參數

tio.c_cflag = B2400 |CS8 |CREAD |CLOCAL;

tio.c_cflag = ~HUPCL;

tio.c_lflag = 0;

tio.c_iflag = IGNPAR;

tio.c_oflag = 0;

tio.c_cc[VTIME] = 0;

tio.c_cc[VMIN] = 0;

……

(3)在case MODE_SET_ACTION：下添加云臺控制功能。

case MODE_SET_ACTION:

……

switch(direction)

{

case 0://當接收到0時執行stop命令

write(fd,stop,7);

close(fd);

break;

……

……

case 640://當接收到640時啟動application

system("exec /mnt/nand/my.application ");

break;

default://錯誤處理

……

}

當snmpd接收到0、1、2…時，分別向串口寫入stop、left、right…命令。

3.2.4 snmpd的編譯、配置和移植

(1)在net-snmp-5.4.2.1目錄下使用CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc ./configure --build=i386-linux --host=arm-none-linux-gnueabi --enable-mini-agent --disable-ipv6 --with-endianness=little --disable-manuals --disable-ucd-snmp-compatibility --enable-as-needed --disable-embedded-perl --without-perl-modules --disable-snmptrapd-subagent --disable-applications --disable-scripts --with-mib-modules="S3C6410"命令進行配置編譯選項，這里可以添加需要或者去掉一些不需要的選項。配置完成后使用make install命令進行編譯、安裝。編譯得到的snmpd比較大，但可用arm-linux-strip snmpd進行處理即可得到需要的snmpd文件。

(2)snmpd.conf文件的配置。配置文件用于存放代理進程所需的配置信息。代理進程在初始化時訪問該文件：讀取所需的參數、地址以及啟動運行及進入循環后讀寫SNMP報文所需的其他信息。下面是本設計中縮減后的SNMP代理配置文件內容：

#sec.namesourcecommunity

com2sec locallocalhostpublic

com2sec mynetwork 192.168.1.0/24public#我的網段

在168

為了便于測試，可以將組設置為可讀寫，如：group MyRWGroup v2c mynetwork。

(3)移植到目標開發板。將snmpd和修改后的snmpd.conf文件移到宿主機的Windows下。啟動目標板，將snmpd文件上傳到目標板/usr/sbin目錄下(需要將訪問

權限更改為可執行)，將snmpd.conf文件上傳到/usr/local/share/snmp/下(不存在的目錄先要創建)。然后就可以啟動snmpd了。

4 系統測試

測試環境為：內線速率為10 Mb/s的局域網Intranet；控制終端采用戴爾Vostro230型PC機（主頻2.7 GHz，內存2 GB，Windows XP操作系統，IP地址：24.84.58.129）。為了方便測試，控制軟件采用ManageEngine-MibBrowser軟件，ARM11板IP地址設為24.84.58.224。

在系統搭建完成后，啟動ARM板，同時在控制端PC機上打開ManageEngine-MibBrowser軟件，并加載MIB文件。設置好相關參數后，向ARM板分別發送控制命令1（左）、2（右）、3（上）、4（下）、0（停止）。

實驗表明，該方案能夠在IP網絡上穩定可靠地實現對云臺的遠程控制功能，效果非常好。

本文將先進的嵌入式技術與SNMP協議相結合，通過MIB擴展和SNMP移植，成功地在ARM11平臺上實現了對云臺的遠程控制，并給出了運用Net-SNMP工具實現云臺控制功能的詳細方法。該方案不僅新穎，而且穩定可靠，開發周期短，具有很高的市場應用價值。目前，該方案已在某單位網絡管理系統的視頻監控模塊中得到運用。