基于ARM和以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡(luò)攝像機設(shè)計
1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/261913.htm整個系統(tǒng)由AT91RM9200處理器、CMOS傳感器、音頻采集系統(tǒng)、以太網(wǎng)供電系統(tǒng)和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信等幾部分組成。首先,通過CMOS傳感器鏡頭采集圖像,同時還可以進行音頻采集,經(jīng)過AT91RM9200處理器處理,整個過程通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸,通過網(wǎng)絡(luò)進行供電,從而實現(xiàn)以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡(luò)攝像機系統(tǒng)功能。
2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
2.1 AT91RM9200相關(guān)設(shè)計
AT91RM9200嵌入ARM920T ARM Thumb處理器核,工作于180 MHz時,性能高達200 MIPS,存儲器管理單元SRAM為16K,ROM為128K。AT91RM 9200集成了許多標準接口,包括USB 2.0全速主機和設(shè)備端口、多數(shù)外設(shè)和在網(wǎng)絡(luò)層廣泛使用10/100 Base-T以太網(wǎng)媒體訪問控制器(MAC)。此外,它還提供一系列符合工業(yè)標準的外設(shè),可在音頻、電信、Flash卡紅外線及智能卡中使用。
獨立的媒體接口(MII)或簡化的獨立媒體接口(RMII),對于接收與發(fā)送有集成的28字節(jié)FIFO及專用的DMA通道。自動協(xié)議控制及快速自動數(shù)據(jù)傳輸與MMC及SD存儲器卡兼容,支持兩個SD存儲器、32位的高速數(shù)據(jù)流傳輸,系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
AT91RM9200作為系統(tǒng)的CPU,采用MT9D131作圖像采集傳感器。 MT9D131是CMOS傳感器,擁有200萬像素圖像傳感器芯片,因為其較好的性能,廣泛應(yīng)用于監(jiān)控行業(yè)。捕獲麥克風(fēng)的音頻信號,通過WM8731進行處理,WM8731是一款帶有集成耳機驅(qū)動器的低功耗、高質(zhì)量音頻編碼/解碼器,專為便攜數(shù)字音頻應(yīng)用而設(shè)計。該器件可以提供CD音質(zhì)的音頻錄音和回放,為16Ω的負載提供50 mW的輸出功率。此外,AT91RM9200具有豐富的外設(shè)及I/O,這對將來的系統(tǒng)升級也提供了很大的便利。
2.2 POE電源設(shè)計
2.2.1 POE供電的工作過程
首先,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設(shè)備。當(dāng)檢測到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會為PD設(shè)備進行分類,并且評估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
POE技術(shù)允許在現(xiàn)有的五類線、超五類線和六類線網(wǎng)絡(luò)上安全可靠地傳輸功率高達15 W的48 V電源,特別適合于通信方面的應(yīng)用。它可以為13 W(在被供電設(shè)備測量)范圍內(nèi)的IP電話、WLAN接入點、網(wǎng)絡(luò)攝像機和其他各類網(wǎng)絡(luò)終端供電。POE供電原理圖如圖2所示。
2.2.2 以太網(wǎng)供電控制器LTC4269
凌力爾特公司(Linear Technology)推出IEEE802.3af以太網(wǎng)供電(POE)控制器LTC4269,它具有一個集成開關(guān)穩(wěn)壓器,極大簡化了受電設(shè)備(PD)設(shè)計。LTC4269增強了傳統(tǒng)POE功能。
用戶可以配置一個代表PD功率分級的分級負載電流,一個堅固100V熱捅拔MOSFET,在檢測和分級時隔離以太網(wǎng)供電接口DC/DC轉(zhuǎn)換器,同時提供1 00 mA浪涌電流,當(dāng)采用任何PSE時能順利地加電過渡。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
軟件系統(tǒng)組成包括系統(tǒng)引導(dǎo)程序Bootloader、嵌入式操作系統(tǒng)以及上層應(yīng)用程序。大多數(shù)Bootloader都包含兩種不同的操作模式:啟動加載和下載。啟動加載模式也稱為自主模式,即Bootloader將操作系統(tǒng)從目標機上的存儲設(shè)備加載到RAM中運行,整個過程并沒有用戶的介入。下載模式下,目標機上的Bootloader將通過串口連接或網(wǎng)絡(luò)連接等通信手段從主機(Host)下載文件。
軟件系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)攝像機關(guān)鍵的TCP/IP、UDP協(xié)議庫。應(yīng)用軟件包括完成文件系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、郵件發(fā)送、文件傳送、偵測報警等。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序把語音、圖像發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的某個端口,以供其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來訪問。
U—Boot移植過程:U—Boot的源代碼可以到官方網(wǎng)站下載。在Linux里安裝交叉編譯器,編譯代碼,生成U—Boot.bin文件。啟動后顯示。代碼如下:
DRAM Configuration:
Bank#0:20000000 16 MB
Flash:16 MB
In:serial
Out:serial
Err:serial
Hit any key to st op autoboot:0
K9Uboot》
結(jié)語
本文介紹了以AT91RM9200處理器為核心的網(wǎng)絡(luò)攝像機的設(shè)計與實現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)供電模塊LTC4269增強了傳統(tǒng)POE功能的DC/DC控制器。CMOS傳感器MT9D131實現(xiàn)圖像的采集,其強大的圖像采集能力,保證了動態(tài)圖像的清晰可靠。
音頻編碼解碼器WM8731可以實現(xiàn)攝像機音頻的采集。目前AT91RM9200在音頻/視頻、語音和多媒體等消費電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此,該系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景。
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