新型網(wǎng)絡(luò )數字攝像系統的設計
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由于S3C4510B芯片面向網(wǎng)絡(luò )應用,因此在芯片內部集成了一個(gè)以太網(wǎng)控制器。該控制器工作于MAC層,完全兼容IEEE802.3協(xié)議標準。它能運行于10Mbps/100Mbps模式。該控制器包括一個(gè)接收/發(fā)送單元、一個(gè)流控制器、一個(gè)用于存放網(wǎng)絡(luò )地址的內容可尋址存儲單元和一系列命令/狀態(tài)寄存器。
2.2 功能介紹
S3C4510B芯片作為系統的主控制芯片,負責控制嵌入式網(wǎng)絡(luò )數字攝像系統的正常工作,包括將壓縮后的圖像數據按照TCPIP協(xié)議發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中的計算機上并接收計算機的命令修改系統工作參數等。
系統加電后,S3C4510B芯片自動(dòng)從地址0x00處運行系統程序。系統程序首先初始化異常向量表,之后初始化1K×32bits的系統堆棧區,用于存放出現異常情況(中斷)時(shí)的寄存器值。然后,系統程序設置系統正常工作時(shí)的各個(gè)存儲區起始地址及存儲區容量,將地址0x00000~0x7FFFF共512K×32bits范圍作為程序存儲區(ROM),用于存放系統程序和用戶(hù)程序;將地址0x1000000~0x10FFFFF共1M×32bits作為程序/數據存儲區(RAM),又將該段存儲區分為用戶(hù)程序段、用戶(hù)堆棧段和用戶(hù)數據段;將片內存儲區地址映射到0x3FE0000~0x3FEFFFF;將特殊寄存器區地址映射到0x3FF0000~0x3FFFFFF。最后系統程序設置片內寄存器的值,初始化S3C4510BS3C4510B芯片的各個(gè)外部接口,包括異步串行通信接口(UART)、計時(shí)器、可編程I/O口、以太網(wǎng)控制器等。在系統初始化結束后,自動(dòng)進(jìn)入用戶(hù)模式,執行用戶(hù)程序。
在用戶(hù)模式下,攝像系統作為網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器。根據用戶(hù)程序設置的MAC地址和IP地址,接收來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)中計算機發(fā)出的請求信號。當系統收到請求信號后,用戶(hù)程序立即在本地與計算機建立TCP連接。將待傳輸的一幀壓縮圖像數據首先按TCP協(xié)議封裝成TCP數據報,然后交付給IP層子程序封裝成IP數據報,最后由S3C4510B芯片內的MAC控制器將其拆分封裝成幀并發(fā)送到目的計算機上。當有多個(gè)計算機用戶(hù)發(fā)出請求信號時(shí),用戶(hù)程序會(huì )在數據存儲區中設置一個(gè)用戶(hù)列表,自動(dòng)根據各個(gè)計算機的IP地址和建立連接時(shí)的端口號分別發(fā)送圖像數據。圖4顯示了用戶(hù)程序與一臺計算機發(fā)送和接收TCP/IP數據報的流程圖。目的計算機將接收到的TCP/IP數據報解封,恢復成JPEG壓縮圖像幀,再解壓縮,完成視頻圖像流的接收和播放。
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用戶(hù)程序在發(fā)送數據幀的同時(shí),會(huì )根據圖像數據發(fā)送的速度及網(wǎng)絡(luò )的擁塞情況,自動(dòng)通過(guò)異步串行通信接口(UART0)向VC5416VC5416芯片發(fā)送控制信號,及時(shí)改變圖像采集和壓縮的速率。本系統在發(fā)送視頻數據的同時(shí),還能夠接收來(lái)自計算機的控制命令。根據不同的控制命令,系統也可以完成對圖像分辨率、圖像幀速率等指標的調節。
本文介紹的網(wǎng)絡(luò )數字攝像系統目前運行于評估板平臺上,下一步將繼續進(jìn)行系統的集成和優(yōu)化并最終實(shí)現產(chǎn)品化。由于該設計方案采用高性能的32位微控制器和多個(gè)通用可編程器件(FPGA和DSP),因此該系統能夠支持VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統和更為復雜的應用程序。而且軟件和硬件設計只需稍加改進(jìn)就能實(shí)現無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng),使得數字攝像系統能在移動(dòng)中傳輸實(shí)時(shí)圖像。該網(wǎng)絡(luò )數字攝像系統具有硬件集成度高、圖像傳輸實(shí)時(shí)性好、操作簡(jiǎn)單、維護方便等優(yōu)點(diǎn)??梢杂糜陔娨晻?huì )議、電訊基站、智能樓宇、銀行的保安監控以及交通違章和流量管理等。
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