基于A(yíng)RM和以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡(luò )攝像機設計

　　1 系統的結構

　　整個(gè)系統由AT91RM9200處理器、CMOS傳感器、音頻采集系統、以太網(wǎng)供電系統和以太網(wǎng)數據通信等幾部分組成。首先，通過(guò)CMOS傳感器鏡頭采集圖像，同時(shí)還可以進(jìn)行音頻采集，經(jīng)過(guò)AT91RM9200處理器處理，整個(gè)過(guò)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行供電，從而實(shí)現以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡(luò )攝像機系統功能。

　　2 系統的硬件設計

　　2.1 AT91RM9200相關(guān)設計

　　AT91RM9200嵌入ARM920T ARM Thumb處理器核，工作于180 MHz時(shí)，性能高達200 MIPS，存儲器管理單元SRAM為16K，ROM為128K。AT91RM 9200集成了許多標準接口，包括USB 2.0全速主機和設備端口、多數外設和在網(wǎng)絡(luò )層廣泛使用10/100 Base-T以太網(wǎng)媒體訪(fǎng)問(wèn)控制器(MAC)。此外，它還提供一系列符合工業(yè)標準的外設，可在音頻、電信、Flash卡紅外線(xiàn)及智能卡中使用。

　　獨立的媒體接口(MII)或簡(jiǎn)化的獨立媒體接口(RMII)，對于接收與發(fā)送有集成的28字節FIFO及專(zhuān)用的DMA通道。自動(dòng)協(xié)議控制及快速自動(dòng)數據傳輸與MMC及SD存儲器卡兼容，支持兩個(gè)SD存儲器、32位的高速數據流傳輸，系統的硬件結構如圖1所示。

　　AT91RM9200作為系統的CPU，采用MT9D131作圖像采集傳感器。 MT9D131是CMOS傳感器，擁有200萬(wàn)像素圖像傳感器芯片，因為其較好的性能，廣泛應用于監控行業(yè)。捕獲麥克風(fēng)的音頻信號，通過(guò)WM8731進(jìn)行處理，WM8731是一款帶有集成耳機驅動(dòng)器的低功耗、高質(zhì)量音頻編碼/解碼器，專(zhuān)為便攜數字音頻應用而設計。該器件可以提供CD音質(zhì)的音頻錄音和回放，為16Ω的負載提供50 mW的輸出功率。此外，AT91RM9200具有豐富的外設及I/O，這對將來(lái)的系統升級也提供了很大的便利。

　　2.2 POE電源設計

　　2.2.1 POE供電的工作過(guò)程

　　首先，PSE設備在端口輸出很小的電壓，直到其檢測到線(xiàn)纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE802.3af標準的受電端設備。當檢測到受電端設備PD之后，PSE設備可能會(huì )為PD設備進(jìn)行分類(lèi)，并且評估此PD設備所需的功率損耗。

　　POE技術(shù)允許在現有的五類(lèi)線(xiàn)、超五類(lèi)線(xiàn)和六類(lèi)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上安全可靠地傳輸功率高達15 W的48 V電源，特別適合于通信方面的應用。它可以為13 W(在被供電設備測量)范圍內的IP電話(huà)、WLAN接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò )攝像機和其他各類(lèi)網(wǎng)絡(luò )終端供電。POE供電原理圖如圖2所示。

　　2.2.2 以太網(wǎng)供電控制器LTC4269

　　凌力爾特公司(Linear Technology)推出IEEE802.3af以太網(wǎng)供電(POE)控制器LTC4269，它具有一個(gè)集成開(kāi)關(guān)穩壓器，極大簡(jiǎn)化了受電設備(PD)設計。LTC4269增強了傳統POE功能。

　　用戶(hù)可以配置一個(gè)代表PD功率分級的分級負載電流，一個(gè)堅固100V熱捅拔MOSFET，在檢測和分級時(shí)隔離以太網(wǎng)供電接口DC/DC轉換器，同時(shí)提供1 00 mA浪涌電流，當采用任何PSE時(shí)能順利地加電過(guò)渡。

　　3 系統的軟件設計

　　軟件系統組成包括系統引導程序Bootloader、嵌入式操作系統以及上層應用程序。大多數Bootloader都包含兩種不同的操作模式：?jiǎn)?dòng)加載和下載。啟動(dòng)加載模式也稱(chēng)為自主模式，即Bootloader將操作系統從目標機上的存儲設備加載到RAM中運行，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有用戶(hù)的介入。下載模式下，目標機上的Bootloader將通過(guò)串口連接或網(wǎng)絡(luò )連接等通信手段從主機(Host)下載文件。

　　軟件系統還包括網(wǎng)絡(luò )攝像機關(guān)鍵的TCP/IP、UDP協(xié)議庫。應用軟件包括完成文件系統管理、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、郵件發(fā)送、文件傳送、偵測報警等。網(wǎng)絡(luò )服務(wù)程序把語(yǔ)音、圖像發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )的某個(gè)端口，以供其他網(wǎng)絡(luò )設備來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

　　U—Boot移植過(guò)程：U—Boot的源代碼可以到官方網(wǎng)站下載。在Linux里安裝交叉編譯器，編譯代碼，生成U—Boot.bin文件。啟動(dòng)后顯示。代碼如下：

　　DRAM Configuration：

　　Bank#0：20000000 16 MB

　　Flash：16 MB

　　In：serial

　　Out：serial

　　Err：serial

　　Hit any key to st op autoboot：0

　　K9Uboot》

　　結語(yǔ)

　　本文介紹了以AT91RM9200處理器為核心的網(wǎng)絡(luò )攝像機的設計與實(shí)現，網(wǎng)絡(luò )供電模塊LTC4269增強了傳統POE功能的DC/DC控制器。CMOS傳感器MT9D131實(shí)現圖像的采集，其強大的圖像采集能力，保證了動(dòng)態(tài)圖像的清晰可靠。

　　音頻編碼解碼器WM8731可以實(shí)現攝像機音頻的采集。目前AT91RM9200在音頻/視頻、語(yǔ)音和多媒體等消費電子等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。因此，該系統具有很好的應用前景。