視頻監(jiān)控系統(tǒng)中云臺控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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Bootloader、Linux內(nèi)核和設(shè)備驅(qū)動程序形成基本的嵌入式運(yùn)行環(huán)境，應(yīng)用層軟件snmpd為SNMP代理軟件，負(fù)責(zé)接收、解碼控制命令，并將解碼后的命令通過串口RS485發(fā)送到云臺模塊，實(shí)現(xiàn)對云臺運(yùn)動方向的控制。
3.1 Linux2.6.21操作系統(tǒng)定制
本系統(tǒng)采用開放源代碼的嵌入式Linux2.6.21作為操作系統(tǒng)。首先對Linux內(nèi)核進(jìn)行裁剪，保留本系統(tǒng)所需的NAND Sevice Support、UDP協(xié)議以及串口支持、套接字、NFS文件系統(tǒng)等。裁剪包括并口支持、USB口支持、WLAN協(xié)議支持、SD卡支持等驅(qū)動模塊。將裁剪后的內(nèi)核通過交叉編譯器編譯即可得到ARM處理器能夠運(yùn)行的文件。然后再將鏡像文件通過Bootloader下載到目標(biāo)板的Dataflash中。
3.2 應(yīng)用程序snmpd的開發(fā)
3.2.1 Agent開發(fā)環(huán)境的建立
由于嵌入式Linux系統(tǒng)的資源有限，不可能在其上運(yùn)行開發(fā)和調(diào)試工具，因此，采用“宿主機(jī)即目標(biāo)機(jī)”的開發(fā)形式。宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)通過串口與網(wǎng)口連接。宿主機(jī)是安裝了Linux系統(tǒng)的PC機(jī)，在宿主機(jī)上建立交叉編譯環(huán)境，程序在宿主機(jī)上進(jìn)行編譯，然后通過交叉編譯工具得到在嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行的可執(zhí)行文件。本系統(tǒng)采用Linux2.6.21版本作為PC機(jī)的操作系統(tǒng)，編譯器選用Arm-linux-gcc3.4.1版本，以Net-snmp v5.4.2作為開發(fā)工具，目標(biāo)機(jī)CPU為ARM11微處理器。
3.2.2 MIB庫的擴(kuò)展
開發(fā)環(huán)境建立后，就可以進(jìn)行SNMP代理軟件的開發(fā)。依據(jù)Net-SNMP開發(fā)文檔，要在SNMP代理中實(shí)現(xiàn)自定義的功能（云臺控制）就需要對其MIB庫進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展。MIB文件的編寫要遵循SNMP協(xié)議中SMI部分的要求[5-6]。下面是本文編寫的實(shí)現(xiàn)云臺控制功能的MIB庫文件，本文將其命名為S3C6410.txt。
S3C6410-MIB DEFINITIONS ::= BEGIN
IMPORTS
TimeTicks FROM SNMPv2-SMI
enterprises FROM SNMPv2-SMI
OBJECT-GROUP，NOTIFICATION-GROUP FROM SNMPv2-CONF
OBJECT-TYPE, Integer32, Gauge32, MODULE-IDENTITY
FROM SNMPv2-SMI
TEXTUAL-CONVENTION FROM SNMPv2-TC；
S3C6410 OBJECT IDENTIFIER::={ enterprises 9000 }
DIRECTION OBJECT-TYPE
SYNTAXInteger32
MAX-ACCESS read-write
STATUScurrent
DESCRIPTION
"DIRECTION controll the directions of the camera.
The number ‘0’ equals the command ‘stop’
The number ‘1’ equals the command ‘left’
The number ‘2’ equals the command ‘right’
The number ‘3’ equals the command ‘up’
The number ‘4’ equals the command ‘down’
The other number equals the number ‘0’
"
DEFVAL { 0 }
::={ S3C6410 1 }
END
MIB文件S3C6410.txt描述了0、1、2、3、4分別代表的涵義。即，當(dāng)SNMP代理軟件（snmpd）接收到了控制端發(fā)送過來的0、1、2、3、4信息時(shí)，分別將其解釋為stop、left、right、up、down命令。
3.2.3 C代碼（框架）的自動生成和自定義功能的加入
按照SMI規(guī)范編寫好MIB庫文件后，將MIB文件放在usr/local/share/snmp/mibs/目錄下面，并用Net-SNMP自帶的mib2c工具生成相應(yīng)的C文件S3C6410.c和S3C6410.h；然后將這兩個C文件拷貝到net-snmp.5.4.2/agent/mibgroup/examples/目錄下，并在生成的S3C6410.c模板上添加需要的功能[7]。下面是主要添加和修改的部分。
(1)依據(jù)PELCO-D云臺協(xié)議定義一維字符型數(shù)組stop、left、right、up、down。當(dāng)SNMP代理接收到stop、left等命令時(shí)，就可以按照下面的定義將命令翻譯成云臺模塊可以識別的碼流。
char stop[7]={0xff,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01};//0
char left[7]={0xff,0x01,0x00,0x04,0xff,0x00,0x04};//1
char right[7]={0xff,0x01,0x00,0x02,0xff,0x00,0x02};//2
char up[7]={0xff,0x01,0x00,0x08,0x00,0xff,0x08};//3
char down[7]={0xff,0x01,0x00,0x10,0x00,0xff,0x10};//4
(2)打開串口并設(shè)置串口參數(shù)，SNMP代理通過串口控制云臺轉(zhuǎn)動。
open("/dev/s3c_serial1",O_RDWR | O_NDELAY |
O_NOCTTY)//打開串口
//設(shè)置串口參數(shù)
tio.c_cflag = B2400 |CS8 |CREAD |CLOCAL;
tio.c_cflag = ~HUPCL;
tio.c_lflag = 0;
tio.c_iflag = IGNPAR;
tio.c_oflag = 0;
tio.c_cc[VTIME] = 0;
tio.c_cc[VMIN] = 0;
……
(3)在case MODE_SET_ACTION：下添加云臺控制功能。
case MODE_SET_ACTION:
……
switch(direction)
{
case 0://當(dāng)接收到0時(shí)執(zhí)行stop命令
write(fd,stop,7);
close(fd);
break;
……
……
case 640://當(dāng)接收到640時(shí)啟動application
system("exec /mnt/nand/my.application ");
break;
default://錯誤處理
……
}
當(dāng)snmpd接收到0、1、2…時(shí)，分別向串口寫入stop、left、right…命令。
3.2.4 snmpd的編譯、配置和移植
(1)在net-snmp-5.4.2.1目錄下使用CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc ./configure --build=i386-linux --host=arm-none-linux-gnueabi --enable-mini-agent --disable-ipv6 --with-endianness=little --disable-manuals --disable-ucd-snmp-compatibility --enable-as-needed --disable-embedded-perl --without-perl-modules --disable-snmptrapd-subagent --disable-applications --disable-scripts --with-mib-modules="S3C6410"命令進(jìn)行配置編譯選項(xiàng)，這里可以添加需要或者去掉一些不需要的選項(xiàng)。配置完成后使用make install命令進(jìn)行編譯、安裝。編譯得到的snmpd比較大，但可用arm-linux-strip snmpd進(jìn)行處理即可得到需要的snmpd文件。
(2)snmpd.conf文件的配置。配置文件用于存放代理進(jìn)程所需的配置信息。代理進(jìn)程在初始化時(shí)訪問該文件：讀取所需的參數(shù)、地址以及啟動運(yùn)行及進(jìn)入循環(huán)后讀寫SNMP報(bào)文所需的其他信息。下面是本設(shè)計(jì)中縮減后的SNMP代理配置文件內(nèi)容：
#sec.namesourcecommunity
com2sec locallocalhostpublic
com2sec mynetwork 192.168.1.0/24public#我的網(wǎng)段
在168
為了便于測試，可以將組設(shè)置為可讀寫，如：group MyRWGroup v2c mynetwork。
(3)移植到目標(biāo)開發(fā)板。將snmpd和修改后的snmpd.conf文件移到宿主機(jī)的Windows下。啟動目標(biāo)板，將snmpd文件上傳到目標(biāo)板/usr/sbin目錄下(需要將訪問
權(quán)限更改為可執(zhí)行)，將snmpd.conf文件上傳到/usr/local/share/snmp/下(不存在的目錄先要創(chuàng)建)。然后就可以啟動snmpd了。
4 系統(tǒng)測試
測試環(huán)境為：內(nèi)線速率為10 Mb/s的局域網(wǎng)Intranet；控制終端采用戴爾Vostro230型PC機(jī)（主頻2.7 GHz，內(nèi)存2 GB，Windows XP操作系統(tǒng)，IP地址：24.84.58.129）。為了方便測試，控制軟件采用ManageEngine-MibBrowser軟件，ARM11板IP地址設(shè)為24.84.58.224。
在系統(tǒng)搭建完成后，啟動ARM板，同時(shí)在控制端PC機(jī)上打開ManageEngine-MibBrowser軟件，并加載MIB文件。設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后，向ARM板分別發(fā)送控制命令1（左）、2（右）、3（上）、4（下）、0（停止）。
實(shí)驗(yàn)表明，該方案能夠在IP網(wǎng)絡(luò)上穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)對云臺的遠(yuǎn)程控制功能，效果非常好。
本文將先進(jìn)的嵌入式技術(shù)與SNMP協(xié)議相結(jié)合，通過MIB擴(kuò)展和SNMP移植，成功地在ARM11平臺上實(shí)現(xiàn)了對云臺的遠(yuǎn)程控制，并給出了運(yùn)用Net-SNMP工具實(shí)現(xiàn)云臺控制功能的詳細(xì)方法。該方案不僅新穎，而且穩(wěn)定可靠，開發(fā)周期短，具有很高的市場應(yīng)用價(jià)值。目前，該方案已在某單位網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的視頻監(jiān)控模塊中得到運(yùn)用。
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