出租車智能視頻監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)

1、基于ARM9的出租車智能視頻監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)摘要：本文主要介紹基于ARM9處理器出租車智能視頻監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)方案。通過視頻壓縮模塊對(duì)原始圖像進(jìn)行JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的編碼，并將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)打包通過GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸，解決了目前窄帶通信系統(tǒng)中傳輸視頻圖像效果不佳的難題。方案設(shè)計(jì)中對(duì)硬件的總體設(shè)計(jì)及各模塊的芯片選擇進(jìn)行了介紹，并給出了監(jiān)控終端軟件控制流程。關(guān)鍵詞：嵌入式 視頻監(jiān)控 ARM9 GPRS 1.引言 隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)和人民生活水平的提高，國民對(duì)社會(huì)治安的要求也越來越高。出租車做為當(dāng)今社會(huì)被廣泛利用的交通工具，已成為生活中不可缺少的一部分，因而出租車犯罪也成為威脅國民生活安全的一個(gè)重要因素

2、。所以在出租車內(nèi)安裝有效的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。根據(jù)本文的設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能：在出租車營運(yùn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)搶劫等突發(fā)情況，司機(jī)可以觸動(dòng)隱蔽處的按鍵，這監(jiān)時(shí)控終端將自動(dòng)拍下乘客照片，并通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心報(bào)警。報(bào)警中心接到報(bào)警后可以立即采取行動(dòng)，通過GPS定位系統(tǒng)等其他措施對(duì)報(bào)警出租車搜索跟蹤，進(jìn)行追捕。監(jiān)控拍攝的照片可以做為犯罪人有力的犯罪證據(jù)，對(duì)偵查人員進(jìn)行破案將提供很大的幫助。2. 視頻終端整體設(shè)計(jì)方案智能視頻監(jiān)控終端設(shè)備主要由視頻采集、視頻壓縮處理模塊部分和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉PRS通信模塊部分組成。整體框圖如圖1所示。GPRS電源模塊監(jiān)控中心報(bào)警Intern

3、et攝像頭CPU視頻壓縮處理圖1 系統(tǒng)整體框圖視頻采集由攝像頭來完成，視頻壓縮處理模塊采用VC313嵌入式視頻壓縮卡，因?yàn)樗m用于各種嵌入式圖像采集處理系統(tǒng)，如遠(yuǎn)程監(jiān)控、車載監(jiān)控、安防、留像門鈴、遠(yuǎn)程抄表、可視電話、數(shù)字圖像記錄、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域。特別適用于窄帶圖像傳輸，如基于電話線、GPRS、CDMA、數(shù)傳電臺(tái)等低速信道的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)。通信模塊采用GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)，最高有效速率可達(dá)115.2kbps，并且永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，對(duì)客戶是完全透明的，非常適合本方案設(shè)計(jì)。在視頻安全監(jiān)控具體實(shí)現(xiàn)過程中，在出租車司機(jī)發(fā)現(xiàn)有異常情況的時(shí)候，只要按下隱蔽處的開關(guān)，系統(tǒng)就會(huì)開始工作，拍下乘客的照

4、片，并通過網(wǎng)絡(luò)將照片數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，進(jìn)行報(bào)警。操作非常簡單，對(duì)司機(jī)來說非常容易、便捷。3. 硬件實(shí)現(xiàn)3.1 控制模塊在本方案設(shè)計(jì)中控制模塊CPU采用ARM9系列的處理器S3C2440，ARM9系列處理器適用于汽車、通信和信息系統(tǒng)。它具有以下特點(diǎn)：5級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)1；支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；支持32位的高速AMBA總線接口；全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS、Symbian OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)；MPU支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處

5、理能力；提供0.18um、0.15um及0.13um的生產(chǎn)工藝2。S3C2440核心板硬件配置如下：處理器為Samsung S3C2440A，ARM920T 內(nèi)核，主頻400MHz最高可達(dá)533MHz，低功耗，高性能，適合于PDA，便攜媒體播放器， 衛(wèi)星導(dǎo)航儀等多媒體終端。2M Bytes NorFlash，采用AMD AM29LV160DB 芯片，可用于存放bootloader啟動(dòng)代碼。64M Bytes NandFlash，采用Samsung K9F1208UOB 芯片，可用于存放操作系統(tǒng)映象。64M Bytes SDRAM，采用兩片三星K4SH-UC75 芯片，可存放視頻圖片壓縮數(shù)據(jù)。電

6、源芯片采用AMS1084-3.3和 AMS1085CD芯片。硬件接口如圖2所示。NorFlash AM29LV160DBNandFlash K9F1208UOBSDRAM K4SH-UC75SDRAM K4SH-UC75S3C2440A串口RS232圖2 硬件接口圖3.2 視頻壓縮處理模塊和GPRS模塊 視頻壓縮處理模塊采用VC313嵌入式視頻壓縮卡。它的主要特性： 具有4路PAL制式模擬視頻信號(hào)輸入。 串口輸出JPG圖像文件，串口為3.3V TTL電平(可承受5V電壓)，波特率1200bps，支持RTS/CTS硬件流控。支持6種圖像分辨率：160x120、176x144、320x240、35

7、2x288、640x480、704x576。支持6種圖像壓縮比，可采用黑白和彩色壓縮方式?？烧{(diào)整亮度、對(duì)比度、色飽和度，支持自動(dòng)壓縮發(fā)送圖像，同一圖像重復(fù)發(fā)送，字符疊加(OSD)和圖像偵測(cè)功能。模塊采用3.3V供電，工作電流電流195mA（睡眠模式下45mA），外形尺寸70x70mm。工作溫度范圍：-2070，并具有良好的抗干擾性能和穩(wěn)定性。由于VC313的串口為3.3V TTL電平，所以與RS232電平的串口連接時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，可以采用一個(gè)TTLRS232轉(zhuǎn)換器。通過TTL-RS232轉(zhuǎn)換器直接與RS232電平的串口連接。GPRS通信模塊采用Wavecom公司的Q24PLUS,它是一款最

8、新模塊，其芯片性能高于Q2406B和Q2403。執(zhí)行ETSI GSM Phase 2+的標(biāo)準(zhǔn)；采用3.6VDC供電，通信中平均300mA，空閑時(shí)3.5mA。數(shù)據(jù)線路異步傳輸和同步可達(dá)14，400 bit/s。波特率從300到115,200 bit/s 。GPRS模塊通過UART接口與控制模塊連接3。4. 軟件實(shí)現(xiàn)完整的方案設(shè)計(jì)包括硬件平臺(tái)和軟件設(shè)計(jì)程序。高效的軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)工作的重要組成部分。本設(shè)計(jì)軟件程序在Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫。基于ARM9的出租車智能視頻監(jiān)控終端的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、串口控制子程序、網(wǎng)絡(luò)通信控制子程序和驅(qū)動(dòng)程序。其中，主程序負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)管理各模塊

9、之間的工作進(jìn)程，部分工作流程如圖3所示。圖 3 主程序部分流程圖串口控制子程序包括視頻壓縮處理串口控制程序和GPRS串口控制程序；視頻壓縮處理串口控制程序負(fù)責(zé)設(shè)定視頻壓縮卡的9種工作命令，CPU與視頻壓縮模塊之間遵循串口通信協(xié)議，命令如表1所示4。GPRS串口控制程序負(fù)責(zé)對(duì)GPRS模塊下達(dá)命令。網(wǎng)絡(luò)通信控制子程序負(fù)責(zé)與監(jiān)控中心服務(wù)器之間建立網(wǎng)絡(luò)連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。表1 CPU發(fā)送給視頻壓縮卡的命令命令號(hào)命令名命令結(jié)構(gòu)幀頭命令碼參數(shù)1參數(shù)20設(shè)定串口波特率0XFF, 0XE10X60, 0X60PAR0, PAR01切換工作模式0XFF, 0XE10X61, 0X61PAR0, PAR02切換視

10、頻輸入0XFF, 0XE10X62, 0X62PAR0, PAR03設(shè)定亮度0XFF, 0XE10X63, 0X63PAR0, PAR04設(shè)定對(duì)比度0XFF, 0XE10X64, 0X64PAR0, PAR05設(shè)定飽和度0XFF, 0XE10X65, 0X65PAR0, PAR06設(shè)定圖像偵測(cè)靈敏度0XFF, 0XE10X66, 0X66PAR0, PAR07設(shè)定OSD功能0XFF, 0XE10X67, 0X67PAR0, PAR0PAR18發(fā)送JPG圖像0XFF, 0XE10X68, 0X68PAR0, PAR0本方案設(shè)計(jì)傳輸?shù)氖莿?dòng)態(tài)的視頻圖像。根據(jù)人的視覺，當(dāng)圖像的刷新速度達(dá)到5幀/秒的時(shí)候，人開始感覺圖像是活動(dòng)的。假設(shè)定VC313嵌入式視頻壓縮卡的串口傳輸速率是14400bps（與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線路傳輸速率相同），圖像分辨率設(shè)為320x240（此時(shí)圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)已達(dá)到好），圖像為彩色格式。設(shè)定圖像壓縮比為最大，則壓縮文件長度為6816Byte,若GPRS串口的波特率為115,200 bit/s，則圖像傳輸為/681617幀/s，當(dāng)然在實(shí)際傳輸過程中GPRS網(wǎng)絡(luò)的有效速率難以達(dá)到115,200 bit/s，具體與實(shí)際信道分配、網(wǎng)絡(luò)繁忙程度有關(guān)系，測(cè)試中可以達(dá)到3-8幀/s，基本可以達(dá)到動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控的效果。若圖片采用黑白格式或小的分辨率，則視頻動(dòng)