大型儀器設(shè)備遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3．4 電流檢測(cè)電路
為了減少服務(wù)器的存儲(chǔ)開銷，也同時(shí)為了減少網(wǎng)絡(luò)占用率，本系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了一種電流檢測(cè)電路來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)用電設(shè)備的開啟和關(guān)閉狀態(tài)。
大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備采用220 V交流電源供電，因此，本系統(tǒng)采用5A／2．5 mA的交流電流互感器作為前端檢測(cè)元件，當(dāng)設(shè)備上電運(yùn)行和停止使用時(shí)可以檢測(cè)到電流的變化。電流互感器二次側(cè)的電流流過(guò)負(fù)載電阻可以轉(zhuǎn)換為電壓值，再經(jīng)過(guò)由放大器搭建成的比較器即可產(chǎn)生ARM處理器能夠識(shí)別的開關(guān)量。如圖4所示，本系統(tǒng)用到了兩個(gè)運(yùn)算放大器：前一個(gè)運(yùn)放用來(lái)加強(qiáng)帶載能力，比直接加電阻負(fù)載的相位差小，動(dòng)態(tài)范圍大。負(fù)載電阻采用變阻器以滿足各類設(shè)備的不同額定電流要求。后一個(gè)運(yùn)放用作比較器，正向輸入端輸入的電壓信號(hào)與反向輸入端分壓電路電壓值比較并輸出相應(yīng)的電壓開關(guān)量?？紤]到輸出端是直接連接到ARM的GPIO口，因此宜采用不高于5 V的單電源供電運(yùn)算放大器。

3．5 外圍接口設(shè)計(jì)
NUC960的另一大特點(diǎn)就是提供了豐富的外圍設(shè)備接口，在本系統(tǒng)中主要用到了網(wǎng)絡(luò)通信接口、USB接口和UART串口等。
NUC960內(nèi)置以太網(wǎng)MAC控制器，該控制器具有相應(yīng)的DMA控制器，發(fā)送和接收FIFO，支持IEEE802．3協(xié)議，可以以半雙工或全雙工模式工作在10 M／100 Mb／s的傳輸速度上。本系統(tǒng)采用IP101作為物理接口收發(fā)器，向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口。它提供了一個(gè)硬件中斷用以指示連接狀態(tài)、速度狀態(tài)和全／半雙工狀態(tài)。
同時(shí)，NUC960集成了USB2．0主設(shè)備控制器和USB2．0從設(shè)備控制器，可以支持USB0和USB1兩個(gè)設(shè)備。其中USB1只能作為主設(shè)備，而USB0則可以配置為主設(shè)備或者從設(shè)備。在本次設(shè)計(jì)中，NUC960的2個(gè)USB2．0接口均配置為主設(shè)備。USB0用作預(yù)留的USB設(shè)備擴(kuò)展接口，可以方便系統(tǒng)后期軟件開發(fā)時(shí)掛載U盤使用：USB1則用于與外圍設(shè)備SD卡進(jìn)行通信，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳或接收不到服務(wù)器的應(yīng)答信息時(shí)，系統(tǒng)可以將壓縮的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到位于本地的SD卡中以作備用，防止數(shù)據(jù)丟失。
NUC960處理器片上還集成了3個(gè)串口，可以支持6至8位的數(shù)據(jù)傳送，其波特率可通過(guò)編程設(shè)置，另外也支持奇偶校驗(yàn)和幀出錯(cuò)檢查功能。本設(shè)計(jì)使用了其中兩個(gè)串口，串口0用于當(dāng)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行通信；串口1用于與讀卡器進(jìn)行通信，讀取使用設(shè)備者的相關(guān)身份信息。

4 結(jié)論
本文提出了一種采用ARM和DSP雙核結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高校大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)視頻畫面進(jìn)行壓縮、存儲(chǔ)和傳輸。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)畫面以25幀／秒的頻率進(jìn)行采集，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境良好的情況下，用戶可以通過(guò)Web-server觀看設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行畫面；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)阻塞時(shí)，系統(tǒng)在本地存儲(chǔ)壓縮圖像，每張圖片的存儲(chǔ)間隔最快可以達(dá)到1min，設(shè)備運(yùn)行的歷史圖像可以保存30天，基本滿足了高校實(shí)驗(yàn)室的管理要求。為了減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，系統(tǒng)通過(guò)電流檢測(cè)來(lái)選擇是否處理和存儲(chǔ)監(jiān)控畫面。另外，利用擴(kuò)展的讀卡器來(lái)記錄設(shè)備使用者的信息，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動(dòng)化管理。實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性較高?？紤]到SPCT6100最多能同時(shí)輸入4路信號(hào)，在今后的優(yōu)化過(guò)程中，亦可以考慮實(shí)現(xiàn)多路監(jiān)控，以便達(dá)到系統(tǒng)精簡(jiǎn)和成本節(jié)約的目的。