單片機圖像采集與網(wǎng)絡(luò )傳輸

1.引言

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò )應用的普及，如何充分利用網(wǎng)絡(luò )資源來(lái)實(shí)現低成本、高可靠的遠程視頻監控，已成為一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。本文介紹一個(gè)用單片機與圖像采集模塊接口，嵌入TCP/IP協(xié)議棧，制作“網(wǎng)絡(luò )攝像頭”的方法。本網(wǎng)絡(luò )攝像頭在一個(gè)組播式視頻圖像監控系統中，只作為組播源向以太網(wǎng)發(fā)送視頻圖像數據；其它監控計算機則作為組播成員接收數據。整個(gè)視頻圖像發(fā)送和監控系統在局域網(wǎng)中使用時(shí)，監控接收端的PC機只要加入了組播組，不必知道網(wǎng)絡(luò )攝像頭的IP地址和 MAC地址，也不需要兩者的IP地址是在同一網(wǎng)段，均可接收到網(wǎng)絡(luò )攝像頭發(fā)出的圖像數據，使用起來(lái)相當方便。

2. 硬件接口電路

網(wǎng)絡(luò )攝像頭的硬件接口電路如圖1所示。該電路采用的單片機是89C52芯片，另擴展32K的外部存儲器，供網(wǎng)絡(luò )和圖像數據處理用。

圖1中的DB200是一個(gè)產(chǎn)品攝像模塊,它由微型攝像鏡頭、圖像緩存、時(shí)序發(fā)生、總線(xiàn)接口等電路構成；其外接信號是一個(gè)16腳的插座（9 ~ 16腳分別對應數據線(xiàn)D7 ~ D0，其它為地址、電源和讀寫(xiě)控制線(xiàn)）。

圖1中，U1、U4和DB200的片選信號由89C52的地址線(xiàn)A14、A15和74HC00的3個(gè)與非門(mén)提供：A15=0時(shí)選通U4；A15=1及A14=0時(shí)選通U1；A15=1及A14=1時(shí)選通DB200。DB200的第8腳接A13用來(lái)選擇其內部寄存器。

RTL8019AS有3種工作方式：（1）跳線(xiàn)方式。（2）即插即用方式。（3）免跳線(xiàn)方式。RTL8019AS使用哪種工作方式由第65腳(JP)決定。為減少連線(xiàn)，我們采用跳線(xiàn)方式（把65腳接高電平）。這樣網(wǎng)卡的傳輸介質(zhì)、I/O基地址和中斷號就由74、77、78、79、80、81、82、 84、85等引腳狀態(tài)決定。

RTL8019AS的81、82、84、85（BD0-BD3）腳接低電平，對應32個(gè)I/O寄存器地址范圍為300H - 31FH；78-80（BD4-BD6）腳接低電平，對應中斷號為INT0（IRQ2/9）；74（BA14）、77（BD7）腳接低電平，為自動(dòng)檢測傳輸介質(zhì)方式。

RTL8019AS有20根地址（SA0-SA19）線(xiàn)，將其5、7、8、9、10（SA0-SA4）腳接89C52的A8-A12，將15、 16（SA8、SA9）腳接高電平來(lái)確?；刂窞?00H，其余地址線(xiàn)則全部接地。由于RTL8019AS的使能（AEN）信號是由89C52的 A15=1及A14=0時(shí)提供，因此我們可得出以下地址關(guān)系：
89C52： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7………A0
8019： SA4 SA3 SA2 SA1 SA0 …………
2進(jìn)制數： 1 0 0 0 0 0 0 0 0000 0000 16進(jìn)制數： 0X8000
2進(jìn)制數： 1 0 0 1 1 1 1 1 0000 0000 16進(jìn)制數： 0X9F00

可見(jiàn)，如果89C52輸出地址0X8000至0X9F00，均可選中RTL8019AS。由于RTL8019AS的SA9和SA8恒接高電平，當89C52 的地址信號由0X8000至0X9F00變動(dòng)時(shí)，會(huì )有：SA9 SA8 SA7 SA6 SA5 SA4 SA3 SA2 SA1 SA0 =11 0000 0000 至 11 0001 1111，即對應選擇RTL8019AS的I/O寄存器地址300H至31FH。

RTL8019AS的96腳（IOCS16B）接低電平，使其工作在8位總線(xiàn)模式；64腳接低電平，使用非AUI接口；31、32腳接高電平，屏蔽遠程自舉加載功能；33腳所需復位信號，由89C52的P1.5提供；29、30腳對應接89C52的讀寫(xiě)腳。

3. 軟件模塊設計

嵌入式系統一般采用簡(jiǎn)化的TCP/IP協(xié)議棧。常用的有IP、ARP、UDP、ICMP、TCP以及HTTP等協(xié)議。為了嘗試實(shí)現一個(gè)最簡(jiǎn)易的嵌入式TCP/IP協(xié)議，我們選用UDP通訊方式。

UDP的通訊方式有3種：點(diǎn)對點(diǎn)、廣播和組播?？紤]到點(diǎn)對點(diǎn)通訊需要ARP協(xié)議來(lái)取得目標節點(diǎn)的物理地址，我們不用點(diǎn)對點(diǎn)通訊。至于廣播通訊和組播通訊，兩者都不需要ARP協(xié)議。但廣播方式有如下缺陷：（1）廣播數據報不能跨過(guò)路由器傳播；（2）廣播時(shí)本地子網(wǎng)的所有主機都會(huì )接收到廣播并作出響應，既增加了非接收者的開(kāi)銷(xiāo)，保密性也不好。我們采用的組播方式不存在這些問(wèn)題，較適合作為網(wǎng)絡(luò )視頻監控的信息傳輸。

3.1 主程序工作流程