單片機圖像采集與網(wǎng)絡傳輸

1.引言

隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和網(wǎng)絡應用的普及，如何充分利用網(wǎng)絡資源來實現(xiàn)低成本、高可靠的遠程視頻監(jiān)控，已成為一個技術熱點。本文介紹一個用單片機與圖像采集模塊接口，嵌入TCP/IP協(xié)議棧，制作“網(wǎng)絡攝像頭”的方法。本網(wǎng)絡攝像頭在一個組播式視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，只作為組播源向以太網(wǎng)發(fā)送視頻圖像數(shù)據(jù)；其它監(jiān)控計算機則作為組播成員接收數(shù)據(jù)。整個視頻圖像發(fā)送和監(jiān)控系統(tǒng)在局域網(wǎng)中使用時，監(jiān)控接收端的PC機只要加入了組播組，不必知道網(wǎng)絡攝像頭的IP地址和 MAC地址，也不需要兩者的IP地址是在同一網(wǎng)段，均可接收到網(wǎng)絡攝像頭發(fā)出的圖像數(shù)據(jù)，使用起來相當方便。

2. 硬件接口電路

網(wǎng)絡攝像頭的硬件接口電路如圖1所示。該電路采用的單片機是89C52芯片，另擴展32K的外部存儲器，供網(wǎng)絡和圖像數(shù)據(jù)處理用。

圖1中的DB200是一個產(chǎn)品攝像模塊,它由微型攝像鏡頭、圖像緩存、時序發(fā)生、總線接口等電路構成；其外接信號是一個16腳的插座（9 ~ 16腳分別對應數(shù)據(jù)線D7 ~ D0，其它為地址、電源和讀寫控制線）。

圖1中，U1、U4和DB200的片選信號由89C52的地址線A14、A15和74HC00的3個與非門提供：A15=0時選通U4；A15=1及A14=0時選通U1；A15=1及A14=1時選通DB200。DB200的第8腳接A13用來選擇其內(nèi)部寄存器。

RTL8019AS有3種工作方式：（1）跳線方式。（2）即插即用方式。（3）免跳線方式。RTL8019AS使用哪種工作方式由第65腳(JP)決定。為減少連線，我們采用跳線方式（把65腳接高電平）。這樣網(wǎng)卡的傳輸介質(zhì)、I/O基地址和中斷號就由74、77、78、79、80、81、82、 84、85等引腳狀態(tài)決定。

RTL8019AS的81、82、84、85（BD0-BD3）腳接低電平，對應32個I/O寄存器地址范圍為300H - 31FH；78-80（BD4-BD6）腳接低電平，對應中斷號為INT0（IRQ2/9）；74（BA14）、77（BD7）腳接低電平，為自動檢測傳輸介質(zhì)方式。

RTL8019AS有20根地址（SA0-SA19）線，將其5、7、8、9、10（SA0-SA4）腳接89C52的A8-A12，將15、 16（SA8、SA9）腳接高電平來確保基地址為300H，其余地址線則全部接地。由于RTL8019AS的使能（AEN）信號是由89C52的 A15=1及A14=0時提供，因此我們可得出以下地址關系：
89C52： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7………A0
8019： SA4 SA3 SA2 SA1 SA0 …………
2進制數(shù)： 1 0 0 0 0 0 0 0 0000 0000 16進制數(shù)： 0X8000
2進制數(shù)： 1 0 0 1 1 1 1 1 0000 0000 16進制數(shù)： 0X9F00

可見，如果89C52輸出地址0X8000至0X9F00，均可選中RTL8019AS。由于RTL8019AS的SA9和SA8恒接高電平，當89C52 的地址信號由0X8000至0X9F00變動時，會有：SA9 SA8 SA7 SA6 SA5 SA4 SA3 SA2 SA1 SA0 =11 0000 0000 至 11 0001 1111，即對應選擇RTL8019AS的I/O寄存器地址300H至31FH。

RTL8019AS的96腳（IOCS16B）接低電平，使其工作在8位總線模式；64腳接低電平，使用非AUI接口；31、32腳接高電平，屏蔽遠程自舉加載功能；33腳所需復位信號，由89C52的P1.5提供；29、30腳對應接89C52的讀寫腳。

3. 軟件模塊設計

嵌入式系統(tǒng)一般采用簡化的TCP/IP協(xié)議棧。常用的有IP、ARP、UDP、ICMP、TCP以及HTTP等協(xié)議。為了嘗試實現(xiàn)一個最簡易的嵌入式TCP/IP協(xié)議，我們選用UDP通訊方式。

UDP的通訊方式有3種：點對點、廣播和組播?？紤]到點對點通訊需要ARP協(xié)議來取得目標節(jié)點的物理地址，我們不用點對點通訊。至于廣播通訊和組播通訊，兩者都不需要ARP協(xié)議。但廣播方式有如下缺陷：（1）廣播數(shù)據(jù)報不能跨過路由器傳播；（2）廣播時本地子網(wǎng)的所有主機都會接收到廣播并作出響應，既增加了非接收者的開銷，保密性也不好。我們采用的組播方式不存在這些問題，較適合作為網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的信息傳輸。

3.1 主程序工作流程