嵌入式無(wú)線視頻小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉洪波　鄭少偉　謝宇?！⊥踅鸾√茪J

摘要：隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，各種嵌入式產(chǎn)品已在生產(chǎn)生活當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。以S3C6410芯片為主控核心、以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)、基于WIFI無(wú)線通信技術(shù)，在一定的空間環(huán)境中，建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多對(duì)點(diǎn)連接的局域網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)頁(yè)為控制端的無(wú)線視頻小車。該小車具有低功耗、低成本、運(yùn)用靈活等特點(diǎn)，可用于軍事偵查、環(huán)境探測(cè)及其它危險(xiǎn)場(chǎng)所。

關(guān)鍵詞：S3C6410；Linux；WIFI；視頻小車

0引言

隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，各種嵌入式視頻監(jiān)控產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中。目前，傳統(tǒng)的一些視頻監(jiān)控設(shè)備受環(huán)境、布局等各種因素的影響，且體積龐大造成資源的浪費(fèi)。采用無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為主流。將傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控設(shè)備通過(guò)局域網(wǎng)WIFI搭載在可移動(dòng)小車上實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻小車，從而克服傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的缺點(diǎn)，該小車具有體積小、低成本、低功耗的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于軍事偵查、環(huán)境探測(cè)及其它危險(xiǎn)與惡劣場(chǎng)所。

1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要包括服務(wù)器端與客戶端兩部分。服務(wù)器端主要采用S3C6410嵌入式微處理器為系統(tǒng)處理核心，在核心板上搭載攝像頭模塊和WIFI模塊，將小車的驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)繼電器與核心板的I/O口相連，通過(guò)外接5V直流電源為小車及嵌入式核心板供電?？蛻舳酥饕腔诰W(wǎng)頁(yè)控制，可以通過(guò)電腦、手機(jī)、平板等設(shè)備對(duì)服務(wù)端設(shè)備進(jìn)行控制和瀏覽視頻。系統(tǒng)的硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖1所。

1.1小車驅(qū)動(dòng)模塊電路

小車驅(qū)動(dòng)模塊主要采用2塊L9110芯片分別控制小車前排左右2個(gè)電機(jī)。該驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)四個(gè)電平輸入來(lái)控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)板的工作電壓是+5V到+12V。驅(qū)動(dòng)電平是+2.8V到+5V。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示，通過(guò)一組信號(hào)線IA、IB分別控制一個(gè)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同理，通過(guò)另一組信號(hào)線控制另一個(gè)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。將4根信號(hào)線分別接到ARM控制器的4個(gè)I/O口，ARM控制器通過(guò)高低電平控制4個(gè)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)彎功能。

1.2攝像頭及WIFI模塊

為方便測(cè)試，攝像頭模塊采用中星微（zC301）UsB攝像頭，WIFI模塊采用EP-N8508 USB無(wú)線網(wǎng)卡。攝像頭及WIFI模塊都通過(guò)USB接口與ARM控制器相連。

2系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用高效、穩(wěn)定、開源的Linux操作系統(tǒng)作為控制的核心，所用的版本為2.6.38，交叉編譯版本為arm-Linux-gcc-4.5.1，該版本內(nèi)核穩(wěn)定且有豐富的外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)。軟件模塊主要包括：安裝交叉編譯、編譯、裁剪內(nèi)核、文件系統(tǒng)制作及代碼分析等工作。

2.1 Linux操作系統(tǒng)的移植

在Linux操作系統(tǒng)移植之前，首先安裝交叉編譯，交叉編譯即在一個(gè)平臺(tái)上編譯生成可在另一平臺(tái)運(yùn)行的代碼。將準(zhǔn)備好的交叉編譯壓縮包解壓到宿主機(jī)，設(shè)置好環(huán)境變量，重啟或注銷系統(tǒng)，在終端輸入arm-linux-gcc-v，如果顯示版本信息則交叉編譯安裝成功。然后將開源Linux源代碼包解壓到宿主機(jī)，在終端運(yùn)行makemenuconfig進(jìn)入圖形化內(nèi)核配置主菜單對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置與裁剪，在配置的過(guò)程中選擇CPU，Nand Flash，USB攝像頭，GPIO驅(qū)動(dòng)等，以確保攝像頭、WIFI、GPIO能正常使用。最后，執(zhí)行make zImage生成內(nèi)核鏡像，Linux內(nèi)核定制完成。

將編譯出來(lái)的u-boot、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)通過(guò)SD卡或者網(wǎng)線燒寫到ARM核心模塊中，啟動(dòng)核心模塊，Linux操作系統(tǒng)移植完成。

2.2 BOA服務(wù)器的移植

客戶端控制小車和視頻監(jiān)控主要是通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的實(shí)現(xiàn)，這就要求在ARM核心模塊中搭建服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器端的通信。由于BOA服務(wù)器高效、體積小、支持CGI等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇在ARM核心板文件系統(tǒng)中搭建BOA服務(wù)器。

2.3視頻與小車控制

視頻監(jiān)控部分采用mipg streamer視頻，mipgstreamer是一款免費(fèi)基于IP地址的視頻流服務(wù)器，可以簡(jiǎn)單快速的搭建好視頻監(jiān)控部分。從官網(wǎng)上下載mipg-streamer，然后編譯并移植到ARM核心板文件系統(tǒng)中。

小車的控制主要是通過(guò)網(wǎng)頁(yè)傳送數(shù)據(jù)給服務(wù)器CGI程序，然后通過(guò)CGI程序控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，控制小車流程圖如圖3所示。程序開始后初始化I/O口驅(qū)動(dòng)，等待網(wǎng)頁(yè)發(fā)送控制信號(hào)，收到控制信號(hào)后，CGI程序利用ioctl（）函數(shù)控制相應(yīng)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到控制小車的效果。

3測(cè)試

將無(wú)線視頻小車通過(guò)WIFI加入到局域網(wǎng)，通過(guò)電腦或者手機(jī)中的瀏覽器訪問(wèn)小車服務(wù)器的ip地址，本無(wú)線視頻小車的訪問(wèn)地址為192.168.1.230/test.html，圖4為手機(jī)端無(wú)線視頻小車的測(cè)試界面。

4結(jié)論

實(shí)驗(yàn)研究表明本設(shè)計(jì)克服了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控設(shè)備受環(huán)境、布局等各種因素的影響，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本低，經(jīng)過(guò)測(cè)試，該無(wú)線視頻小車運(yùn)行穩(wěn)定、視頻在客戶端顯示流暢，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的完善與改進(jìn)，可用于軍事偵查、環(huán)境探測(cè)及其它危險(xiǎn)場(chǎng)所。endprint