基于GPRS的火災視頻監(jiān)測終端網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計

1、基于gprs的火災視頻監(jiān)測終端網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計大的林區(qū)普通面積廣大，且大多數(shù)沒有有線通訊設(shè)施，這是以往影響無人值守的火情了望臺應用的技術(shù)瓶頸。但是，空間及遙感技術(shù)、計算機技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速進展為森林火災監(jiān)測的討論提供了不斷完美的辦法和手段。本文討論的森林火災終端采納c/os-ii作為操作系統(tǒng)，為了支持 gprs網(wǎng)絡(luò)通信，系統(tǒng)需要ppp或slip協(xié)議的支持。因為c/os-ii不包括tcp/ip協(xié)議棧，所以要編寫設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口。本文選用免費的 tcp/ip協(xié)議棧lwip v0.6.4作為設(shè)計核心，在c/os-ii上移植了lwip以實現(xiàn)tcp/ip協(xié)議棧，從而獲得了一個功能完美的嵌入式ip終端。

2、視頻監(jiān)測終端網(wǎng)絡(luò)接口原理圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作流程工作時，圖像監(jiān)控系統(tǒng)首先將接收服務(wù)器連入internet，取得服務(wù)器的公網(wǎng)ip地址，確定服務(wù)的端口號，并將ip地址及端口信息以短消息方式發(fā)送給遠程站點的視頻監(jiān)控儀模塊。視頻監(jiān)控儀模塊通過gprs-modem模塊連入internet后即可與接收服務(wù)器連線。視頻監(jiān)控儀在正常工作時(無火警) 僅定時上傳含有本地特征編碼的短消息，接收服務(wù)器軟件會按照收到的短消息來分析各監(jiān)控儀的狀態(tài)并舉行顯示。當視頻監(jiān)控儀檢測到火警時，它會將火災信息編碼，以短消息形式傳遞到服務(wù)器，同時啟動視頻圖像壓縮及上傳服務(wù)，供接收服務(wù)器分析推斷。圖1 gprs傳輸模塊工作原理gprs傳輸

3、模塊工作原理視頻監(jiān)控終端的gprs傳輸模塊原理1所示，西門子公司的 mc35 gprs模塊把從tcp/ip模塊接收的tcp/ip包和從基站接收的gprs分組數(shù)據(jù)舉行相應的協(xié)議處理后再轉(zhuǎn)發(fā)。mc35模塊主要由天線、內(nèi)部 flash、sram、gsm基帶處理器、匹配電源和一個40腳的zif插座組成。gsm基帶處理器是核心部件，其作用相當于一個協(xié)議處理器，用來處理外部系統(tǒng)通過串口發(fā)送過來的at命令。射頻天線部分主要實現(xiàn)信號的調(diào)制與解調(diào)，以及外部射頻信號與內(nèi)部基帶處理器之間的信號轉(zhuǎn)換。匹配電源為處理器及射頻部分提供所需的電源。mc35 gprs模塊支持gsm900和gsml800雙頻網(wǎng)絡(luò)，接收速率可達

4、86.20kbps，發(fā)送速率可達21.5kbps。mc35模塊提供了9針的標準 rs232接口，通過max3232電平轉(zhuǎn)換芯片和lpc2104的uart0口相連，舉行全雙工通信。mc35工作為12v，上電后由dtr升高沿跳變觸發(fā)啟動。本系統(tǒng)指定lpc2104的p0.13信號線經(jīng)max3232電平轉(zhuǎn)換后作為mc35的dtr。系統(tǒng)上電復位后，首先舉行工作頻率等參數(shù)設(shè)置，然后舉行撥號和ppp商議，得到系統(tǒng)本地ip，完成gprs的internet接入。 cpu將用戶數(shù)據(jù)先打成ip包，再經(jīng)串口發(fā)送給mc35，mc35把其封裝成gprs分組數(shù)據(jù)包傳到gprs網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議本系統(tǒng)的視頻監(jiān)控儀網(wǎng)絡(luò)通信分層

5、結(jié)構(gòu)2所示，gprs服務(wù)節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點等gprs內(nèi)部節(jié)點都簡化抽象為gprs網(wǎng)絡(luò)，gprs內(nèi)部協(xié)議及internet網(wǎng)關(guān)協(xié)議等都簡化抽象為gprs網(wǎng)關(guān)協(xié)議。視頻監(jiān)控終端網(wǎng)絡(luò)通信各層的作用如下。物理層：arm cpu利用at命令對gprs modem舉行撥號。反饋應答后，一條物理通道即gprs信道就在本系統(tǒng)中的gprs modem和internet之間建立起來。數(shù)據(jù)鏈路層：ppp協(xié)議將原始的gprs物理層銜接改造成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，系統(tǒng)遠程登錄internet，并得到gprs網(wǎng)關(guān)分配的a類ip地址。網(wǎng)絡(luò)層：采納ip協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。ip協(xié)議將接入internet、具有不同ip地址的終端都聯(lián)系起

6、來。經(jīng)過ip路由挑選，可以令本系統(tǒng)與連在internet上的任一ip終端舉行數(shù)據(jù)交互。傳輸層：挑選tcp作為傳輸層協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸提供面對銜接的牢靠服務(wù)。圖2 視頻監(jiān)控儀網(wǎng)絡(luò)通信分層結(jié)構(gòu)視頻監(jiān)測終端網(wǎng)絡(luò)接口軟件設(shè)計lwip在c/os-ii上的實現(xiàn)lwip協(xié)議棧在設(shè)計時就考慮到了未來的移植問題，因此把全部與硬件、操作系統(tǒng)、編譯器相關(guān)的部份都自立出來，放在/src/arch名目下。 lwip在c/os-ii上的實現(xiàn)就是要修改該名目下的文件，其它的文件普通不應當修改，主要的工作包括以下幾部分。與cpu或編譯器相關(guān)的include文件在/src/arch/include/arch名目下的cc.h、cp

7、u.h、perf.h中有一些與cpu或編譯器相關(guān)的定義，如數(shù)據(jù)長度、字的凹凸位挨次等，這應當與用戶實現(xiàn)c/os-ii時定義的數(shù)據(jù)長度等參數(shù)全都。普通狀況下的結(jié)構(gòu)體struct是4字節(jié)對齊的，但是在處理數(shù)據(jù)包的時候，lwip是通過結(jié)構(gòu)體中不同數(shù)據(jù)的長度來讀取相應數(shù)據(jù)的，所以，一定要在定義struct的時候用法_packed關(guān)鍵字，讓編譯器放棄struct 的字節(jié)對齊。sys_arch操作系統(tǒng)相關(guān)部份sys_arch.ch中的內(nèi)容是與操作系統(tǒng)相關(guān)的一些結(jié)構(gòu)和函數(shù)。 c/os-ii實現(xiàn)了消息隊列結(jié)構(gòu)osq及其操作，但沒有對消息隊列中的消息舉行管理，因此不能挺直用法，必需重新實現(xiàn)。對隊列本身的管理可利

8、用 mc/os-ii自己的osq操作完成，然后用法c/os-ii中的內(nèi)存管理模塊實現(xiàn)對消息的創(chuàng)建、用法、刪除回收，兩部分綜合起來即可形成lwip的消息隊列功能。sys_thread_new 創(chuàng)建新線程在c/os-ii中，沒有線程(thread)的概念，惟獨任務(wù) (task)。它已經(jīng)提供了創(chuàng)建新任務(wù)的系統(tǒng)api調(diào)用ostaskcreate，因此只要把ostaskcreate封裝一下，就可以實現(xiàn) sys_thread_new。需要注重的是lwip中的thread并沒有c/os-ii中優(yōu)先級的概念，實現(xiàn)時要由用戶事先為lwip中創(chuàng)建的線程分配好優(yōu)先級。lib_arch中庫函數(shù)的實現(xiàn)lwip協(xié)議棧中用

9、到了8個外部函數(shù)，這些函數(shù)通常與用戶用法的系統(tǒng)或編譯器有關(guān)，因此應由用戶自己實現(xiàn)。lwip的設(shè)備驅(qū)動程序接口lwip與ppp的程序結(jié)構(gòu)簡要描述如下：define nthreads 3define stacksize( cyg num_hal_stack_size_tyal + 4096 )define nthreads 3define stacksize ( cyg num_hal_stack_size_typical + 4096 )err = cyg_io_lookup( /dev/ser1, &handle1 );if (enoerr = err) middleblink(); else leftblink();pppinit();pppsetauth(pppauthtype_ pap, pppuser,pppassword);pd=pppopen(handle1,ppp linkstatus callback,null);void ppplinkstatuscallback (void * ctx, int errc