基于GPRS的ARM7嵌入式單片機視頻報警系統
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1 嵌入式影像系統對圖像的處理
1．1 ARM7體系結構
ARM處理器是高性能、低功耗嵌入式微處理器，是目前32位、64位嵌人式處理器中應用最廣泛的系列器件。ARM7處理器是ARM處理器系列成員之一，是目前應用廣泛的32位高性能嵌入式RISC處理器。ARM7處理器具有高性能的32位ARM指令集和高代碼密度的16位THUMB指令集。 ARM7由處理器核、用于邊界掃描的TAP控制器和在線(xiàn)仿真器(ICEBreaker)組成。雙向數據總線(xiàn)D[31：1]為了與各種外部存儲器兼容，分割成單向輸入和輸出總線(xiàn)。其處理器部件及其主要信號路徑如圖l所示。
1．2 視頻報警系統組成和工作原理
該視頻報警系統主要包括圖像采集、圖像信息處理、數據通信、報警等4個(gè)模塊。其組成結構如圖2所示。
圖2中，無(wú)線(xiàn)攝像機用于實(shí)時(shí)捕獲現場(chǎng)視頻圖像，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置遵循GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議將視頻信息發(fā)送至報警主機，在主機處完成視頻圖像的模數轉換、視頻壓縮和視頻傳輸。無(wú)線(xiàn)報警傳感器用于接收報警信息，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射器并遵循GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議將本設備的標識碼發(fā)送給報警主機。嵌入式報警主機ARM7S3C44BOX是整個(gè)系統的核心元件，它通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻接收器及時(shí)獲取報警信息或報警視頻的現場(chǎng)圖像，并完成圖像信息的A／D轉換、編碼、壓縮和傳輸，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )遵循GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議將報警信息或現場(chǎng)圖像發(fā)送給合法用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)終端。同時(shí)接收無(wú)線(xiàn)終端的請求和配置信息。該無(wú)線(xiàn)終端可以是手機，可通過(guò)彩信方式接收報警信息，也還可用于顯示裝置接收報警
視頻。
1．3 系統的技術(shù)分析
數字視頻監控系統所包含的核心技術(shù)歸納為以下3個(gè)方面：數字視頻編碼壓縮技術(shù)、高效大容量存儲技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。
1)數字視頻編碼壓縮技術(shù) 目前的數字視頻編碼壓縮技術(shù)主要有：MPEG-1，MPEG-2，H263，MPEG-4，Wavelet，JPEG等，本系統采用MPEG-4視頻編碼標準。MPEG-4視頻編碼標準支持MPEG-1，MPEG-2中的大多數功能，可提供不同的視頻標準源格式、碼率、幀頻下矩形圖像，而且支持較低的空間分辨率(低于352x288像素)和較低的幀頻(低于15 Hz)。MPEG-4標準的編碼是基于對象的，便于操作和控制對象。
2)存儲技術(shù) 存儲技術(shù)是數字視頻監控系統非常重要的指標。目前主流的Windows采用FAT32文件系統，Windows文件系統對管理的文件具有較高的效率。本系統改進(jìn)和優(yōu)化了原有的文件系統。使之適應視頻文件的存儲，提高存儲的速度和多路并發(fā)能力。
3)網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù) 網(wǎng)絡(luò )視頻實(shí)時(shí)傳輸，在實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議的基礎上，實(shí)現視音頻數據的網(wǎng)絡(luò )傳輸，保證數字視頻網(wǎng)絡(luò )傳輸的服務(wù)。本系統根據網(wǎng)絡(luò )傳輸的實(shí)際需求和質(zhì)量，為整個(gè)系統的廣泛應用奠定基礎。
2 程序流程與軟硬件的壓縮原理
2．1程序流程
系統首先完成時(shí)鐘頻率和工作模式的配置，然后對視頻處理器進(jìn)行I2C初始化。當系統正常工作時(shí)處于驅動(dòng)程序輪詢(xún)狀態(tài)。在檢測到網(wǎng)絡(luò )連接信號到來(lái)時(shí)就響應命令請求，調用圖像采集函數或網(wǎng)絡(luò )傳輸函數，完成圖像采集與網(wǎng)絡(luò )傳輸后系統又返回驅動(dòng)程序輪詢(xún)等待狀態(tài)。視頻數據采集和網(wǎng)絡(luò )傳輸的軟件實(shí)現是基于ARM7S3C2410X開(kāi)發(fā)板提供的軟件模塊來(lái)實(shí)現的，在工程配置文件中加入IPModules的IPOS、IPStack、系統程序運行流圖IPEthernet、I2C等模塊，通過(guò)調用專(zhuān)用的庫函數來(lái)讀寫(xiě)I2C和變換數據為IP包。本系統設計中用到的主要I2C總線(xiàn)控制函數有：打開(kāi)設備文件函數v41_open()，初始化函數，v41_picture()，初始化channels函數v41_get_channels()和v41_switch_channel()，初始化audios函數v41_get_audios，設置norm函數v41_set_norm()，關(guān)閉設備文件函數v41_close()，初始化grap：4l_grap_init()，設置調色板函數v41_set_palette()，真正將影像放到mmap()所映像內存的函數v41_grap_frame()，模仿采集函數device_get_address()取得frame的影像數據后，再將frame的影像數據輸出成PPM格式的文件。該系統的程序流程如圖3所示。
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