基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

51不適合做音視頻項(xiàng)目，但加音頻和視頻的采集芯片可以實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)只起到多路通道切換用，無線傳輸除非是3g網(wǎng)絡(luò)否則帶寬達(dá)不到。無線傳輸模塊看看深圳宏電的產(chǎn)品，音視頻芯片看看關(guān)于arm9系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書。不如直接用dsp或arm做。C51的性能太低了，內(nèi)存太小。要實(shí)現(xiàn)音頻，視頻采集和無線輸出根本不夠?？梢园袰51作為主控制器，加入專門的音頻視頻芯片。要實(shí)現(xiàn)音頻視頻，你還是用高級(jí)點(diǎn)的單片機(jī)吧。如stm32或者arm的基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［導(dǎo)讀］本文提出了一種網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將單片機(jī)控制技術(shù)、USB數(shù)據(jù)采集技術(shù)與基于TCP/IP協(xié)議棧的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來，使人們能夠通過監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)和麥克風(fēng)等視頻音頻捕關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控MSP430本文提出了一種網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將單片機(jī)控制技術(shù)、USB數(shù)據(jù)采集技術(shù)與基于TCP/IP協(xié)議棧的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來，使人們能夠通過監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)和麥克風(fēng)等視頻音頻捕捉設(shè)備。將監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)通過局域網(wǎng)傳輸，并送到監(jiān)視器上以獲得實(shí)時(shí)圖像和聲音，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙視現(xiàn)場(chǎng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展，在許多領(lǐng)域，以微控制器為中心的應(yīng)用系統(tǒng)正逐步取代以計(jì)算機(jī)為中心的應(yīng)用。因此，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的研究，越來越多的研究人員將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到嵌入式系統(tǒng)上來?；诖吮尘?，本文提出了一種網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，其目標(biāo)是使人們能夠通過監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)和麥克等視頻音頻捕捉設(shè)備，將監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)通過局域網(wǎng)傳輸，并送到監(jiān)視器上以獲得當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)圖像和聲音，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙視現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)工作原理在本監(jiān)控方案中，嵌入式主機(jī)系統(tǒng)采用TI公司的混合信號(hào)微控制器MSP430F1611作為系統(tǒng)核心控制器,USB主機(jī)接口芯片采用Cypress公司的USBHost/Slave接口芯片SL811HS,以太網(wǎng)傳輸芯片采用REALTEK公司的快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8139，系統(tǒng)的穩(wěn)壓源選擇NS公司的LM1117。系統(tǒng)工作時(shí)，由MSP430F1611和SL811HS控制作為USB從設(shè)備的攝像頭，并讀入視頻數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。同時(shí)，將麥克風(fēng)中的音頻數(shù)據(jù)讀入MSP430F1611進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和

存儲(chǔ)。然后，將經(jīng)過傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層封包后的IP數(shù)據(jù)報(bào)由RTL8139封裝成以太網(wǎng)幀，再經(jīng)過以太網(wǎng)變壓器PE68515傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該方案整個(gè)系統(tǒng)由音/視頻數(shù)據(jù)采集模塊、音/視頻數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)傳輸控制模塊以及電源模塊四部分組成，如圖1所示。oRJ4593C46啜|昭聯(lián)oPE：ftS51Selptfan^com謖齧戰(zhàn)燒安M亂口甸I16IIoRJ4593C46啜|昭聯(lián)oPE：ftS51Selptfan^com謖齧戰(zhàn)燒安M亂口甸I16IIK「l卞口9?:戀就沖罟；一卵電底I[..M3117陽->罐U呂15主挖芯片S1.K1E1IS圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（1）音/視頻數(shù)據(jù)采集模塊：該模塊主要由攝像頭、麥克風(fēng)及其外圍電路組成。其中攝像頭主要由鏡頭、圖像傳感器和數(shù)字信號(hào)處理芯片ZC0301P組成，完成圖像數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換及傳輸,VGA視頻圖像的傳輸速度可達(dá)每秒15幀。麥克風(fēng)主要用于采集模擬聲音信號(hào)。（2）音/視頻數(shù)據(jù)處理模塊主要由MSP430F1611和SL811HS組成，完成數(shù)據(jù)采集與處理。嵌入式USB主/從接口芯片SL811HS和16位單片機(jī)MSP430F1611遵從USB1.1協(xié)議，用以實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)功能，并且具有USB總線的接口方式。該模塊作為一個(gè)數(shù)據(jù)接口模塊集成到用戶的嵌入式系統(tǒng)中，對(duì)攝像頭和麥克風(fēng)中讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲(chǔ)。（3）以太網(wǎng)傳輸控制模塊：主要任務(wù)是將經(jīng)過傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層封包后的IP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過RTL8139進(jìn)行以太網(wǎng)封包，封裝成以太網(wǎng)幀后，通過網(wǎng)絡(luò)變壓器PE68515傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上。（4）電源模塊根據(jù)系統(tǒng)中各器件對(duì)電源的要求，使外部電源通過LM1117穩(wěn)壓器后,向系統(tǒng)提供3.3V電壓。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)采用MSP430F1611,它有48KB+256B的FLASH存儲(chǔ)器，10KBRAM。MSP430F1611與SL811HS主要完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理功能。MSP430F1611與SL811HS的硬件接口框圖如圖2所示。

-CflfTLDATA-uRST1EM'lAISMM)1DS!-：F_K.T]_NI.V>Lt-DOLE-D2-CflfTLDATA-uRST1EM'lAISMM)1DS!-：F_K.T]_NI.V>Lt-DOLE-D2KXIN-I4KI1E-圖2系統(tǒng)硬件接口電路框圖圖2中，SL811HS的M/S接低電平，工作在主機(jī)模式下。CM接低電平，使系統(tǒng)工作在48MHz。由于MSP430F1611既要與SL811HS相連，又要與RTL8139相連，而SL811HS的引腳本身無三態(tài)功能，所以在MSP430F1611與SL811HS之間需要加三態(tài)緩沖器74HC244,以達(dá)到三方通信的目的。SL811HS通過緩沖器接MSP430F1611的I/O口；中斷請(qǐng)求端INTRO直接與單片機(jī)的I/O口P1.1相連，SL811HS傳輸完數(shù)據(jù)后產(chǎn)生高電平輸出。通過單片機(jī)定時(shí)器檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)從設(shè)備接入，則觸發(fā)外部中斷。MSP430F1611大部分引腳作為I/O口，主要用來與SL811HS和RTL8139通信。MSP430F1611與RTL8139通信的作用是將上層應(yīng)用程序傳來的音/視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲(chǔ)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的封裝過程，通過傳輸層將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)封裝成UDP(UserDatagramProtocol)數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)層封裝成IP數(shù)據(jù)，以及通過數(shù)據(jù)鏈路層封裝成以太網(wǎng)幀，然后通過物理網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥康牡?。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件部分主要包括采集模塊軟件設(shè)計(jì)和以太網(wǎng)傳輸模塊軟件設(shè)計(jì)。通過單片機(jī)定時(shí)器檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)，如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)從設(shè)備接入，則觸發(fā)外部中斷。當(dāng)從設(shè)備發(fā)現(xiàn)后，通過SL811HS進(jìn)行設(shè)備枚舉，設(shè)置設(shè)備地址、數(shù)據(jù)描述和配置，然后通過大規(guī)模存儲(chǔ)協(xié)議訪問從設(shè)備文件系統(tǒng)。以太網(wǎng)傳輸模塊中斷子程序流程圖如圖3所示。RTL8139數(shù)據(jù)的接收用中斷方式完成。當(dāng)主處理器向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將1幀數(shù)據(jù)通過DMA通道送到控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，然后發(fā)出傳送命令,RTL8139按照PCI總線主模式將數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖區(qū)轉(zhuǎn)移到內(nèi)部發(fā)送FIFO中。當(dāng)FIFO中數(shù)據(jù)包完整時(shí)，RTL8139即開始包發(fā)送。控制器在數(shù)據(jù)發(fā)送完成后通過中斷方式通知主處理器。接收數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)上傳送來的數(shù)據(jù)包首先被放在接收FIFO中，同時(shí)RTL8139要進(jìn)行地址過濾。當(dāng)接收FIFO中數(shù)據(jù)包已達(dá)到接收配置寄存器的要求時(shí)，RT