新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像系統(tǒng)的設(shè)計

由于S3C4510B芯片面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，因此在芯片內(nèi)部集成了一個以太網(wǎng)控制器。該控制器工作于ＭＡＣ層，完全兼容ＩＥＥＥ８０２．３協(xié)議標準。它能運行于１０Ｍｂｐｓ／１００Ｍｂｐｓ模式。該控制器包括一個接收／發(fā)送單元、一個流控制器、一個用于存放網(wǎng)絡(luò)地址的內(nèi)容可尋址存儲單元和一系列命令／狀態(tài)寄存器。

２．２ 功能介紹

S3C4510B芯片作為系統(tǒng)的主控制芯片，負責(zé)控制嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像系統(tǒng)的正常工作，包括將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)按照TCPIP協(xié)議發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中的計算機上并接收計算機的命令修改系統(tǒng)工作參數(shù)等。

系統(tǒng)加電后，S3C4510B芯片自動從地址0x00處運行系統(tǒng)程序。系統(tǒng)程序首先初始化異常向量表，之后初始化1K×32bits的系統(tǒng)堆棧區(qū)，用于存放出現(xiàn)異常情況(中斷)時的寄存器值。然后，系統(tǒng)程序設(shè)置系統(tǒng)正常工作時的各個存儲區(qū)起始地址及存儲區(qū)容量，將地址０ｘ00000～0ｘ7FFFF共512K×32bits范圍作為程序存儲區(qū)(ROM)，用于存放系統(tǒng)程序和用戶程序；將地址0x1000000~0x10FFFFF共1M×32bits作為程序／數(shù)據(jù)存儲區(qū)(RAM)，又將該段存儲區(qū)分為用戶程序段、用戶堆棧段和用戶數(shù)據(jù)段；將片內(nèi)存儲區(qū)地址映射到０ｘ3FE0000~0x3FEFFFF；將特殊寄存器區(qū)地址映射到０ｘ３FF0000～０ｘ３FFFFFF。最后系統(tǒng)程序設(shè)置片內(nèi)寄存器的值，初始化Ｓ３Ｃ４５１０ＢS3C4510B芯片的各個外部接口，包括異步串行通信接口(UART)、計時器、可編程I/O口、以太網(wǎng)控制器等。在系統(tǒng)初始化結(jié)束后，自動進入用戶模式，執(zhí)行用戶程序。

在用戶模式下，攝像系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。根據(jù)用戶程序設(shè)置的MAC地址和IP地址，接收來自互聯(lián)網(wǎng)中計算機發(fā)出的請求信號。當系統(tǒng)收到請求信號后，用戶程序立即在本地與計算機建立TCP連接。將待傳輸?shù)囊粠瑝嚎s圖像數(shù)據(jù)首先按TCP協(xié)議封裝成TCP數(shù)據(jù)報，然后交付給IP層子程序封裝成IP數(shù)據(jù)報，最后由S3C4510B芯片內(nèi)的MAC控制器將其拆分封裝成幀并發(fā)送到目的計算機上。當有多個計算機用戶發(fā)出請求信號時，用戶程序會在數(shù)據(jù)存儲區(qū)中設(shè)置一個用戶列表，自動根據(jù)各個計算機的ＩＰ地址和建立連接時的端口號分別發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。圖４顯示了用戶程序與一臺計算機發(fā)送和接收TCP／IP數(shù)據(jù)報的流程圖。目的計算機將接收到的TCP／IP數(shù)據(jù)報解封，恢復(fù)成JPEG壓縮圖像幀，再解壓縮，完成視頻圖像流的接收和播放。

用戶程序在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時，會根據(jù)圖像數(shù)據(jù)發(fā)送的速度及網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，自動通過異步串行通信接口(ＵＡＲＴ０)向ＶＣ５４１６VC5416芯片發(fā)送控制信號，及時改變圖像采集和壓縮的速率。本系統(tǒng)在發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的同時，還能夠接收來自計算機的控制命令。根據(jù)不同的控制命令，系統(tǒng)也可以完成對圖像分辨率、圖像幀速率等指標的調(diào)節(jié)。

本文介紹的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像系統(tǒng)目前運行于評估板平臺上，下一步將繼續(xù)進行系統(tǒng)的集成和優(yōu)化并最終實現(xiàn)產(chǎn)品化。由于該設(shè)計方案采用高性能的３２位微控制器和多個通用可編程器件(ＦＰＧＡ和ＤＳＰ)，因此該系統(tǒng)能夠支持ＶｘＷｏｒｋｓ嵌入式實時操作系統(tǒng)和更為復(fù)雜的應(yīng)用程序。而且軟件和硬件設(shè)計只需稍加改進就能實現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)，使得數(shù)字攝像系統(tǒng)能在移動中傳輸實時圖像。該網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像系統(tǒng)具有硬件集成度高、圖像傳輸實時性好、操作簡單、維護方便等優(yōu)點。可以用于電視會議、電訊基站、智能樓宇、銀行的保安監(jiān)控以及交通違章和流量管理等。