基于3G手機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　隨著3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展以及3G手機(jī)各項(xiàng)功能的增強(qiáng)， 使得利用3G手機(jī)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的視頻監(jiān)控已成為可能。而嵌入式技術(shù)作為當(dāng)今IT業(yè)的熱門技術(shù)，各種嵌入式芯片如DSP, ARM, SOC 等被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼、安防、交通信號(hào)采集、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域，可以預(yù)見未來(lái)便攜式多功能的個(gè)人醫(yī)療數(shù)字服務(wù)終端會(huì)像手機(jī)一樣普及，用戶可以隨時(shí)隨地地將自己重要的生理信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速地傳送到遠(yuǎn)程醫(yī)療中心或家庭護(hù)理專家處，從而得到醫(yī)生的專業(yè)建議和指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)一種基于ARM9芯片的3G手機(jī)嵌入式視頻采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)與一般的視頻采集系統(tǒng)相比，具有體積小、能耗低、更新維護(hù)方便、開發(fā)難度低等特點(diǎn)。

　　1  系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)實(shí)物如圖1, 鑒于系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性， 本系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)原則， 整個(gè)系統(tǒng)的視頻采集系統(tǒng)硬件由3 個(gè)部分構(gòu)成。

圖1  硬件平臺(tái)實(shí)物

　　1. 1  微系統(tǒng)核心模塊

　　該模塊是由嵌入式微處理器S3C2440A, NANDFALSH 接口電路、SDRAM 接口電路和總線接口電路組成。S3C2440 是三星公司基于ARM920T 內(nèi)核的32 位RISC 微處理器芯片， 為手持設(shè)備及一般類型的應(yīng)用提供低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。采用了新的總線架構(gòu)AMBA, 其內(nèi)核還實(shí)現(xiàn)了MMU, Har vard 高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。另外其加強(qiáng)的ARM 體系結(jié)構(gòu)MMU 支持WinCE, Linux 和EPOC32等操作系統(tǒng)[ 9] , 支持ARM 調(diào)制體系結(jié)構(gòu)， 支持從NAND FLA SH 存儲(chǔ)器啟動(dòng)。而且， 它還集成了豐富的片上功能， 如LCD 控制器、UART 接口、USB 主從接口、I2C 接口、CAM IF 單元等。

　　SDRAM 雖掉電不能保存數(shù)據(jù)， 但它有非常高的讀寫速度， 故適合主程序的運(yùn)行。本系統(tǒng)采用2 片32 MB型號(hào)為HY57V561620 的芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成64 MB 的SDRAM 存儲(chǔ)器， 該芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是4 Banks&TImes;4M&TImes;16 b, 共4 個(gè)Bank。NAND FLASH 存儲(chǔ)系統(tǒng)采用三星公司的K9F1208U0M 芯片， 存儲(chǔ)容量為64M&TImes; 8 b。核心模塊與外設(shè)控制模塊的接口連接由總線接口實(shí)現(xiàn)。

　　1. 2  視頻采集模塊

　　該模塊采用Micro2440 開發(fā)板自帶的CMOS 攝像頭接口， 直接使用友善之臂提供的CAM130 攝像頭模塊， 該模塊由一個(gè)130 萬(wàn)像素的CMOS 圖像傳感器OV9650 及其接口電路、電源電路組成。選擇CMOS傳感器是因?yàn)樗屑啥雀?、體積小、功耗低、編程方便、易于控制、成本低等優(yōu)點(diǎn)， 并且該類型的傳感器正向低噪聲和高靈敏度等方向發(fā)展， 故CMOS 傳感器是目前低像素圖像采集系統(tǒng)的最佳選擇。接口電路將圖像信號(hào)進(jìn)行A/ D 轉(zhuǎn)換和處理， 傳送到處理器的CAM IF。

　　微系統(tǒng)核心模塊通過(guò)I2C 串行總線實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的控制。電源電路由電源轉(zhuǎn)換芯片A S1117 為攝像頭提供1. 8 V 和2. 8 V 電壓， 其中2. 8 V 電壓是通過(guò)可調(diào)壓芯片分壓得到（ 即為圖2 中的VDD_CAM） 。該模塊的供電電壓為3. 3 V, 與微系統(tǒng)核心模塊的供電電壓是一致的， 無(wú)需另外單獨(dú)提供。

　　1. 3  外設(shè)控制模塊

　　該模塊由LCD 與觸摸屏接口電路、JTA G 調(diào)試接口電路、U SB 主從口電路、復(fù)位電路、電源電路、RS 232串口電路等構(gòu)成。LCD 與觸摸屏接口電路用于顯示應(yīng)用程序編寫完成后采集的視頻數(shù)據(jù)、接受用戶的外部控制命令等， 起到人機(jī)接口的作用。JAT G 調(diào)試接口提供硬件調(diào)試的功能， 它遵循IEEE 11491 標(biāo)準(zhǔn)， 利用邊界掃描技術(shù)， 通過(guò)邊界掃描鏈實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片輸入輸出信號(hào)的觀察控制。JATG 在本系統(tǒng)中的一個(gè)重要功能就是將引導(dǎo)加載程序Boot loader 燒寫進(jìn)開發(fā)板， 用于進(jìn)一步的內(nèi)核加載。USB 主口用于外接U 盤、移動(dòng)硬盤和鼠標(biāo)等支持U SB 總線接口的設(shè)備， 可以擴(kuò)展存儲(chǔ)空間。

　　USB 從口則用于向系統(tǒng)燒寫WinCE 內(nèi)核文件以及系統(tǒng)與PC 機(jī)之間的通信。復(fù)位電路采用既有電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)保護(hù)又有看門狗作用的專門復(fù)位芯片MAX811來(lái)保證系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)能可靠復(fù)位。RS 232 用于通過(guò)超級(jí)終端或DNW 工具查看Bo ot loader 程序啟動(dòng)的情況以及擴(kuò)展串口通信功能。該處的電源電路提供5 V（ 為整個(gè)系統(tǒng)提供外部電源） 、3. 3 V（ 核心模塊、外設(shè)控制、圖像采集模塊供電） 和1. 3 V（ 核心模塊供電） 。