詳解基于3G網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

引言

隨著第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的成熟發(fā)展，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文基于3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、可靠性強(qiáng)、傳輸速率快的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的可視監(jiān)控。本設(shè)計(jì)在現(xiàn)有的電子式汽車防盜報(bào)警器的基礎(chǔ)上，通過擴(kuò)展通用接口，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于車體原有報(bào)警系統(tǒng)的功能擴(kuò)展，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本文著重闡述該系統(tǒng)視頻監(jiān)控部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

本系統(tǒng)視頻監(jiān)控部分是在InterPXA270為核心的硬件平臺(tái)上，通過構(gòu)建嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用。該設(shè)計(jì)以流接口方式開發(fā)攝像頭驅(qū)動(dòng)，并利用攝像頭驅(qū)動(dòng)提供的接口，實(shí)現(xiàn)嵌入式WindowsCE下實(shí)時(shí)圖像的數(shù)據(jù)采集，對(duì)原始圖像進(jìn)行MPEG-4格式的編碼壓縮，同時(shí)在WindowsCE端利用SOCKET編程，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸。

1 硬件平臺(tái)

現(xiàn)有的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1虛線框內(nèi)所示，本文著重設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是此系統(tǒng)的視頻監(jiān)控部分。視頻監(jiān)控部分的硬件包括三個(gè)部分，采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的攝像頭、多媒體處理器和通信模塊。硬件搭建結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。視頻監(jiān)控部分的硬件平臺(tái)是以InterXScale微體系結(jié)構(gòu)的InterPXA270處理芯片為核心，選用SIM5218模塊作為3G通信模塊，采用雙端口RAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻處理和圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖3G通信模塊的雙CPU之間通信。其中，InterPXA270芯片的主頻為520Hz，同時(shí)加入WirelssMMX技術(shù)，大大提高了多媒體處理能力。此外PXA270的InterSpeedStep動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU性能的情況下降低了設(shè)備的功耗;西門子公司的3G通信模塊SIM5218支持高達(dá)7.2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，并且提供UART、USB2.0、GPIO和I2C等豐富的外圍接口，降低了設(shè)計(jì)難度;本設(shè)計(jì)中攝像頭選擇了網(wǎng)眼2000，它采用OV511芯片為核心，具有COMS35萬(wàn)像素的清晰度，并采用USB方式通信，可以采用流接口的方式實(shí)時(shí)采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

2 軟件功能

基于WindowsCE操作系統(tǒng)的軟件架構(gòu)包括兩部分。

利用PlatformBuilder定制WindowsCE系統(tǒng)并開發(fā)USB攝像頭驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)發(fā)送端的開發(fā)，本文詳細(xì)介紹USB攝像頭驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和發(fā)送端的程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

WindowsCE流接口驅(qū)動(dòng)程序是具有定制接口的驅(qū)動(dòng)程序，表現(xiàn)為在用戶一級(jí)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL，是一般類型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。流接口驅(qū)動(dòng)程序中用來(lái)實(shí)現(xiàn)一組固定的函數(shù)稱為流接口函數(shù)，這些流接口函數(shù)使得應(yīng)用程序可以通過文件系統(tǒng)訪問這些驅(qū)動(dòng)程序。流接口驅(qū)動(dòng)程序幾乎支持任何類型的可以連接到基于WindowsCE.net的平臺(tái)外部設(shè)備，其中包括USB設(shè)備。

流接口驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)是把外設(shè)的使用傳遞給應(yīng)用程序，這是通過把設(shè)備表示為文件系統(tǒng)的一個(gè)特殊文件實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序通過文件系統(tǒng)的API函數(shù)調(diào)用流接口函數(shù)，然后流接口驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用本機(jī)驅(qū)動(dòng)或者通過設(shè)備管理器與系統(tǒng)內(nèi)核或外圍打交道。

2.1 攝像頭驅(qū)動(dòng)程序的流接口函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

開發(fā)攝像頭驅(qū)動(dòng)程序涉及到一組標(biāo)準(zhǔn)的流接口驅(qū)動(dòng)程序的函數(shù)，如CAM_Init()、CAM_Deinit()、CAM_Open()、CAM_Read()等，這些函數(shù)是接口驅(qū)動(dòng)程序的DLL接口，其中CAM_Init()、CAM_Open()、CAM_Read()和CAM_IOControl()最為重要。下面對(duì)這些重要函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

(1)CAM_Init()

CAM_Init()函數(shù)是通過設(shè)備管理器提供的ActiveDeviceEx()函數(shù)調(diào)用。在設(shè)備初始化時(shí)通過ActiveDeviceEx()將設(shè)備句柄信息寫入DriversActive下面，當(dāng)應(yīng)用程序初始化時(shí)，注冊(cè)表的地址將以Context參數(shù)形式傳給CAM_Init()，利用RegOpenKeyEx()、RegQueryValueEx()等函數(shù)執(zhí)行打開和讀寫注冊(cè)表操作，等執(zhí)行成功后返回USB設(shè)備的句柄信息等。驅(qū)動(dòng)程序的部分源代碼：

(2)CAM_Open()

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行讀操作之前，首先要先通過執(zhí)行CeratFile()來(lái)調(diào)用CAM_Open()打開設(shè)備，CAM_Open()所需的第一個(gè)參數(shù)是應(yīng)用程序初始化時(shí)由CAM_Init()返回的設(shè)備句柄等信息，然后將設(shè)備關(guān)閉的事件設(shè)為無(wú)信號(hào)狀態(tài)。

下面是部分源碼：