無線可視化智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計

PAGE大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）模板PAGEPAGEII本科生(業(yè)余)畢業(yè)論文（設(shè)計）無線可視化智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計 專業(yè)電氣工程及其自動化

年級 學(xué)號無線可視化智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計無線可視化智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計PAGEI中文題目：無線可視化智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生：指導(dǎo)老師：內(nèi)容摘要目前智能門禁系統(tǒng)是安全監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要組成部分。為了工作和生活的安全，智能門禁控制系統(tǒng)占用人力少、效率高、容易操作的特點被廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合當前熱門的無線視頻傳輸技術(shù)設(shè)計了一種新型的嵌入式無線可視化門鈴系統(tǒng),從整體上闡述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理,然后介紹了服務(wù)器端和客戶端軟硬件部分的設(shè)計,并且重點介紹了多媒體數(shù)據(jù)采集設(shè)計和對其碼流進行無線收發(fā)實現(xiàn)過程。實驗結(jié)果表明嵌入式無線可視化門鈴系統(tǒng)比以往電子門禁裝置交互能力和控制能力更強,智能化程度更高,應(yīng)用前景十分廣闊。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；802.11協(xié)議；無線視頻傳輸；樓宇智能化AbstractTheintelligententranceguardsystemsafetymonitoringsystemisoneoftheimportantcomponent.Inordertoworkandlifesafety,intelligentsecurityaccesscontrolsystemoccupieslessmanpower,highefficiency,easytooperationcharacteristicshasbeenwidelyused.Combiningwiththecurrentpopularwirelessvideotransmissiontechnologydesignakindofnewwirelessvisualizationthedoorbellofembeddedsystem,overalldescribesthesystemstructureandworkingprinciple,andthenintroducedtheserverandtheclientsoftwareandhardwarepartofthedesign,andintroducedthedesignofmultimediadataacquisitionandthecodeflowwirelesstransceiverrealizationprocess.Theexperimentalresultsshowthattheembeddedwirelessvisualizationthebellsystemelectronicaccessdevicesthaneverabilitytointeractandcontrolabilitystronger,thelevelofintelligenceandhigher,theapplicationprospect.Keywords:embeddedsystem.802.11agreement;Wirelessvideotransmission;Intelligentbuilding目錄內(nèi)容摘要 I引言 11智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展 11.1智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展及特點 21.2智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 42系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理 52.1服務(wù)器端工作原理 52.2系統(tǒng)客戶端工作原理 63硬件設(shè)計 113.1主控芯片 133.2CCD攝像頭和A/D轉(zhuǎn)換芯片 133.3多媒體編解碼芯片 163.4802.11b芯片 184軟件設(shè)計 194.1系統(tǒng)引導(dǎo)、內(nèi)核移植和文件系統(tǒng)的建立 194.2USB攝像頭 204.3音視頻數(shù)據(jù)采集 214.4音視頻壓縮編解碼 214.5無線網(wǎng)絡(luò)模塊驅(qū)動 224.6無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制過程 234.6.1初始化 234.6.2傳輸控制策略 235此款門禁系統(tǒng)的發(fā)展前景 23參考文獻 25PAGE33引言門禁系統(tǒng)屬于智能弱電系統(tǒng)中的一個安防系統(tǒng)。作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，涉及電子、機械、光學(xué)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。門禁系統(tǒng)通過在建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出入口、電梯廳、設(shè)備控制中心機房、貴重物品的庫房等重要部門的通道口安裝門磁、電控鎖或控制器、讀卡器等控制裝置，由計算機或管理人員在中心控制室監(jiān)控，能夠?qū)Ω魍ǖ揽诘奈恢谩⑼ㄐ袑ο蠹巴ㄐ袝r間、方向等進行實時控制或設(shè)定程序控制，從而實現(xiàn)對出入口的控制。門禁系統(tǒng)常規(guī)由門禁控制器、門禁讀卡器、卡片、電控鎖、門禁軟件、電源和相關(guān)門禁應(yīng)用設(shè)備幾部分組成。1.門禁控制器：門禁控制器是門禁系統(tǒng)的核心部分，其功能相當于計算機的CPU，它負責整個系統(tǒng)的輸入、輸出信息的處理和儲存、控制等。它驗證門禁讀卡器輸入信息的可靠性，并根據(jù)出入規(guī)則判斷其有效性，如若有效則對執(zhí)行部件發(fā)出動作信號。門禁控制器性能的好壞直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響著客戶的生命和財產(chǎn)的安全。2.門禁讀卡器：讀取卡片中的數(shù)據(jù)與生物特征信息，并將這些信息傳送到門禁控制器。3.卡片：門禁系統(tǒng)的開門電子鑰匙，這個“鑰匙”可以是磁卡、IC卡、ID卡和其他相關(guān)功能的卡片（卡片上能打印持卡人的個人照片，開門卡、胸卡合二為一）。4.電控磁鎖：門禁系統(tǒng)的執(zhí)行部件，電控磁鎖在斷電時呈開門狀態(tài)，符合消防要求。并配備多種安裝結(jié)構(gòu)類型供客戶選擇使用。按單向的木門、玻璃門、金屬防火門和雙向?qū)﹂_的電動門等不同技術(shù)要求可選取不同類別的電控磁鎖。5.門禁軟件：負責門禁系統(tǒng)的監(jiān)控、管理、查詢等工作。管理人員可通過門調(diào)整擴展完成巡更、考勤、人員定位等功能。6.電源和相關(guān)門禁應(yīng)用設(shè)備：電源是負責整個門禁系統(tǒng)的能源，是一個非常重要的組成部分（門禁系統(tǒng)如若無電源，整個門禁系統(tǒng)如同成癱瘓狀態(tài)）。其他門禁應(yīng)用設(shè)備如出門按鈕，按一下打開開門設(shè)備，適用于對出門無限制的情況。7.門磁：運用于檢測門的安全/開關(guān)狀態(tài)等。門禁系統(tǒng)是隨著自動識別技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展的，目前，國內(nèi)外研制和使用的門禁系統(tǒng)主要集中在感應(yīng)門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。在生物識別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。隨著計算機圖像處理和模式識別理論以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，指紋自動識別系統(tǒng)的體積不斷縮小，其價格也不斷降低。據(jù)國際生物認證團（IBG）的預(yù)測：美國生物認證市場2002年突破7億美元，其中指紋識別占近50%，虹膜識別占8%。美國生物認證市場到2005年將達到19億美元，指紋識別占近40%，虹膜識別占10%左右。美國生物誰市場在未來幾年中仍將會保持高速增長的趨勢，縱觀門禁市場發(fā)展，據(jù)預(yù)計未來1－3年中國門禁市場的平均增長比例將達到20％以上。國外生產(chǎn)的門禁系統(tǒng)安全性較高，但是價格昂貴，感應(yīng)式門禁系統(tǒng)控制器的價格從4000到3萬元不等，包括讀卡器、門鎖、控制器、軟件在內(nèi)的一套系統(tǒng)報價在萬元左右。國內(nèi)生產(chǎn)的感應(yīng)式門禁系統(tǒng)和指紋門禁系統(tǒng)價格較國外同類產(chǎn)品價格低大約10%-50%左右。但系統(tǒng)的可靠性稍差。目前國內(nèi)樓宇門禁裝置大多為一個簡單的可控電子開關(guān),一般采取語音對話的有線控制方式,不具備可視化能力和無線控制能力,其存在交互效果差、有線網(wǎng)絡(luò)布線繁瑣、智能化程度不夠高的缺點。隨著視頻編、解碼技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的快速發(fā)展,智能化樓宇系統(tǒng)也得到了快速的發(fā)展。嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品以其體積小、成本低、使用靈活方便等優(yōu)點,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文研究介紹的智能小區(qū)無線可視化門鈴系統(tǒng)正是在這樣的應(yīng)用前景下,基于802.11無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行設(shè)計的。1.智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展1.1智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展及特點當今社會是科學(xué)技術(shù)日新月異、飛速發(fā)展的信息時代。人們正感受著高科技給他們帶來的極大方便和益處，同時，人們對于高科技服務(wù)于生活的要求也越來越高。但隨著科技的發(fā)展，也帶來了許多不安全的方面。怎樣才能使人們的安全防范措施跟得上科技的發(fā)展、更有效的阻止這些犯罪行為的侵犯呢?僅僅依靠普通的門鎖、防盜門或者監(jiān)控、報警等系統(tǒng)是不夠的，于是，智能門禁系統(tǒng)在千呼萬喚中應(yīng)運而生。智能門禁系統(tǒng)是一種綜合性的多學(xué)科的高科技技術(shù)集合，它涉及電子、機械、光學(xué)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、生物統(tǒng)計學(xué)等諸多新技術(shù)領(lǐng)域。智能門禁系統(tǒng)是怎樣發(fā)展起來的并且有哪些特點呢？讓我們來看一下門禁系統(tǒng)的發(fā)展過程。門禁系統(tǒng)，又稱出人口控制系統(tǒng)。在何處放行某些人，拒絕某些人，何時要發(fā)出警報，記憶出入的過程，以達到安全的目的，是門禁系統(tǒng)最基本的功能。門禁系統(tǒng)的發(fā)展是隨著人類社會的發(fā)展一起進步的。從原始社會以來，隨著剩余價值的產(chǎn)生，人們有了自己的財產(chǎn)和物業(yè)，為了保護自己的產(chǎn)業(yè)不受他人的侵犯，人們用杠棒或木插將門鎖起。于是，人類從有看家護院的意識起，就有了最初的出人口控制概念，門禁也就隨之產(chǎn)生了。隨著社會的發(fā)展和人們安全意識的提高，產(chǎn)生了鐵鎖和暗鎖等門鎖設(shè)備。但是傳統(tǒng)的門鎖僅僅是單純的契合性機械裝置，無論它的結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜堅固，一把在街頭就可以配制的鑰匙就能打開，并且不留痕跡。如果鑰匙遺失連帶門鎖也要一起更換。為了彌補這些缺點，又產(chǎn)生了磁卡門禁系統(tǒng)。用磁卡控制鎖，各種性能均有所提高，但由于磁條存儲的信息量小，磁卡與讀卡器之間容易產(chǎn)生機械磨損，并且讀卡器的刷卡口容易被人為破壞，它的安全性和可靠性便受到限制。1.2智能門禁系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)和管理的發(fā)展，各種酒店、賓館、寫字樓、智能大廈、政府機關(guān)和企事業(yè)單位、高級物業(yè)管理部門等，對門禁系統(tǒng)的需求正發(fā)生著重大的變化，其核心是對門鎖及其開啟、關(guān)閉實現(xiàn)智能化管理。電子門鎖是近幾年隨著電子計算機技術(shù)，尤其是智能IC卡應(yīng)用技術(shù)的提高發(fā)展起來的，隨之而產(chǎn)生的接觸式智能IC卡和密碼鍵盤門禁系統(tǒng)也越來越被人們重視和使用。電子計算機作為系統(tǒng)管理主機，通過聯(lián)接系統(tǒng)的各個讀卡器(即開門控制器)管理門鎖。智能IC卡具有存儲運算功能，經(jīng)初始化和授權(quán)后成為控制門鎖開和關(guān)的特殊鑰匙，從而便構(gòu)成一個現(xiàn)代化的門禁系統(tǒng)。但是隨著接觸式智能IC卡門禁系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模的擴大，其本身不可克服的缺點成了它進一步發(fā)展的絆腳石，如接觸磨損、難以維護、基礎(chǔ)設(shè)施投入大等。隨著信息業(yè)和服務(wù)業(yè)的全球化，社會對信息載體的便攜性、高安全性及容易使用等方面提出更高的要求，于是非接觸式智能卡以其無機械磨損、容易維護、方便使用等優(yōu)點，成為智能卡潛力最大的新軍而倍受業(yè)界矚目。非接觸式門禁系統(tǒng)是當今最具有用在各種場合均有大量應(yīng)用的機械鎖方面；機電一體化控制處理模塊，主要應(yīng)用在各種獨立的，安全防范級別要求不高，且無需隨時檢測系統(tǒng)運行的環(huán)境中；全電子型控制處理模塊，是當今門禁系統(tǒng)的真實代表。正是由于數(shù)字化的大量普及，高性能數(shù)字電路的不斷完善，各種保護電路的不斷改進，各種芯片的大幅降價，使得全世界的設(shè)計師有機會設(shè)計出性能千姿百態(tài)、結(jié)構(gòu)不斷推陳出新、性價比極高的優(yōu)秀產(chǎn)品。門禁系統(tǒng)所有的功能、概念、組態(tài)方式均是出自控制處理模塊這一門禁系統(tǒng)的靈魂中心，它能充分地表現(xiàn)出門禁系統(tǒng)對安防工作以及對日常管理工作的真實貢獻。

2.系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理如下圖1所示,該系統(tǒng)采用低功耗、高性能的嵌入式IDTRC32434作為主控芯片,使用VW2010芯片進行硬實時編解碼以提高編解碼效率,采用PHILIPS公司的BGW200無線芯片進行音視頻碼流的轉(zhuǎn)發(fā)控制。整個系統(tǒng)由服務(wù)器端和客戶端兩部分組成,主要實現(xiàn)音頻視頻數(shù)據(jù)采集和高質(zhì)量編解碼以及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能?！馡DTRC32434：是IDT?因特普賴斯?的PCI處理器集成通信的家庭成員。它集成了一個高perfor-曼斯CPU核心和片上外圍設(shè)備的數(shù)量。綜合處理器旨在轉(zhuǎn)移I/O模塊的信息主要內(nèi)存最小CPU干預(yù)，采用高尖端直接內(nèi)存訪問(DMA)引擎。通過RC32434所有數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了從寫一個片上I/O外設(shè)數(shù)據(jù)主存儲器，然后到另一個I/O模塊?！馰W2010的主要特點：

片內(nèi)集成有3個信號處理／控制單元，其中包括一個視頻編碼(壓縮)器、一個視頻解碼(解壓)器和一個片內(nèi)CPU(內(nèi)部擴展了一個音頻編碼DSP、一個音頻解碼DSP、一個多路復(fù)合單元和一個多路解復(fù)合單元)；

具有可編程、高性能和低功耗特點，芯片內(nèi)的每個信號處理／控制單元都由一個RISC處理器和專用的硬件加速器構(gòu)成，此外，片內(nèi)視頻編解碼器中還集成了一個專用的SDRAM；

在系統(tǒng)上電／復(fù)位時，視頻編解碼器的固件程序可由外部主機(host)載人各自專用的SDRAM，而片內(nèi)CPU的固件程序則可載人VW2010外掛的SDRAM；

芯片的主機接口采用標準PCI接口，符合PCI局部總線規(guī)范2.2；

為了使編解碼性能達到最佳，VW2010內(nèi)部集成有一個雙通道DMAC，系統(tǒng)host可直接通過主機接口對VW2010進行控制，MPEG數(shù)據(jù)流則采用DMA方式傳輸。

提供有與PHILIPS公司兼容的I2C總線，可方便地對外圍芯片進行控制。●PHILIPS公司的BGW200：飛利浦電子推出的802.11b低功耗無線局域網(wǎng)(WLAN)與藍牙(Bluetooth)半導(dǎo)體單封裝系統(tǒng)(system-in-a-package,SiP)解決方案BGW200，使得WLAN與藍牙技術(shù)能同時在智能電話、PDA及其它便攜設(shè)備等小型系統(tǒng)中工作。并且，飛利浦還開發(fā)出可嵌入BGW200中的專用軟硬件，以滿足這種集成需求。這種SiP技術(shù)將一個完整WLAN和藍牙子系統(tǒng)所需的全部元件集成到單個半導(dǎo)體封裝中，從而大幅節(jié)省電路空間。BGW200WLANSiP只需三個外部元件，占用空間不足同類產(chǎn)品的一半。而且，其藍牙SiP將傳統(tǒng)上位于藍牙IC周圍的15到20個分立元件集成在一起。這種集合了WLAN與藍牙的SiP是業(yè)界最小的解決方案，易于集成進目前各種先進的小型通信設(shè)備中。2.1服務(wù)器端工作原理由CCDSensor和音頻端口進來的輸入信號,經(jīng)過視頻A/D和音頻A/D轉(zhuǎn)換后,進行MPEG4視頻編碼和MPEGMP3音頻編碼。編碼后的視音頻碼流送到網(wǎng)絡(luò)復(fù)用模塊打包后,將壓縮編碼后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過802.11x無線網(wǎng)絡(luò)送到客戶端。如下圖1所示:CPUCPU控制信號FLASH音頻A/D數(shù)字音頻編碼網(wǎng)絡(luò)復(fù)用80211χ無線網(wǎng)絡(luò)CCDSensor視頻A/D數(shù)字音頻編碼RS232SDRAMAudio圖11）基于IDTRC32434高性能嵌入式處理器等硬件系統(tǒng)的加電自舉BootLoader功能，具有系統(tǒng)硬件初始化和檢測，嵌入式操作系統(tǒng)或用戶程序的裝載啟動功能。2）.在嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境下，對以VW2010為核心的A/V模塊進行初始化配置和VW2010驅(qū)動程序加載。3）.對模擬音頻視頻進行A/D轉(zhuǎn)換，并以MPEG-4的格式進行壓縮編碼。4）.將壓縮編碼后的數(shù)據(jù)流通過無線網(wǎng)絡(luò)進行轉(zhuǎn)發(fā)。5)可以對壓縮編碼后的數(shù)據(jù)流/文件進行保存，對輸入的壓縮編碼音頻/視頻文件進行解碼和模擬音頻視頻播放輸出。2.2系統(tǒng)客戶端工作原理由無線網(wǎng)絡(luò)接收的音視頻碼流數(shù)據(jù),經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)解復(fù)用模塊解復(fù)用后,獲得的視頻碼流和音頻碼流分別送至視頻解碼模塊和音頻解碼模塊進行MPEG4視頻解碼和MP3音頻解碼。解碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過視頻模擬編碼、D/A和音頻D/A轉(zhuǎn)換后送到可視終端顯示。如下圖2所示:CPUCPU控制信號FLASH數(shù)字音頻編碼網(wǎng)絡(luò)解復(fù)用數(shù)字音頻編碼RS232SDRAM80211χ無線網(wǎng)絡(luò)視頻A/D視頻編碼視頻A/D可視終端圖2●RS232：是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口（下圖1）RS-232-C

RS-232C標準（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（ecommededstandard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標準還有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”該標準規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。DB25的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個，隨著設(shè)備的不斷改進，現(xiàn)在DB25針很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（TXD）、3（RXD）、5（GND）這三個。因此現(xiàn)在都把RS232接口叫做DB9。圖1針腳定義符號1載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準備好DTR5信號地SG6數(shù)據(jù)準備好DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴提示RI1.電氣特性

EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。

在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

邏輯0(SPACE)=+3～＋15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V

信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負電壓)=-3V～-15V

以上規(guī)定說明了RS-323C標準對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號）的電平告語+3V；對于控制信號；接通狀態(tài)（ON）即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間。

EIA-RS-232C與TTL轉(zhuǎn)換：EIA-RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯

狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關(guān)系的變換。實現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC1489、SN75154可實現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉(zhuǎn)換，圖1顯示了1488和1489的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳。MC1488的引腳(2)、(4,5)、(9,10)和(12,13)接TTL輸入。引腳3、6、8、11輸出端接EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13腳接EIA輸入，而3、6、8、11腳接TTL輸出。具體連接方法如圖2所示。圖中的左邊是微機串行接口電路中的主芯片UART，它是TTL器件，右邊是EIA-RS-232C連接器，要求EIA高電壓。因此，RS-232C●802.11協(xié)議作為全球公認的局域網(wǎng)權(quán)威，IEEE802工作組建立的標準在過去二十年內(nèi)在局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)獨領(lǐng)風騷。這些協(xié)議包括了802.3Ethernet協(xié)議、802.5TokenRing協(xié)議、802.3z100BASE-T快速以太網(wǎng)協(xié)議。在1997年，經(jīng)過了7年的工作以后，IEEE發(fā)布了802.11協(xié)議，這也是在無線局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的第一個國際上被認可的協(xié)議。在1999年9月，他們又提出了802.11b"HighRate"協(xié)議，用來對802.11協(xié)議進行補充，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps兩個新的網(wǎng)絡(luò)吞吐速率,后來又演進到802.11g的54Mbps，直至今日802.11n的108Mbps。

利用802.11b，移動用戶能夠獲得同Ethernet一樣的性能、網(wǎng)絡(luò)吞吐率、可用性。這個基于標準的技術(shù)使得管理員可以根據(jù)環(huán)境選擇合適的局域網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)造自己的網(wǎng)絡(luò)，滿足他們的商業(yè)用戶和其他用戶的需求。

和其他IEEE802標準一樣，802.11協(xié)議主要工作在ISO協(xié)議的最低兩層上，也就是物理層和數(shù)字鏈路層(見圖1)。任何局域網(wǎng)的應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)或者像TCP/IP、NovellNetWare都能夠在802.11協(xié)議上兼容運行，就像他們運行在802.3Ethernet上一樣。

802.11b的基本結(jié)構(gòu)、特性和服務(wù)都在802.11標準中進行了定義，802.11b協(xié)議主要在物理層上進行了一些改動，加入了高速數(shù)字傳輸?shù)奶匦院瓦B接的穩(wěn)定性。

802.11工作方式

802.11定義了兩種類型的設(shè)備，一種是無線站，通常是通過一臺PC機器加上一塊無線網(wǎng)絡(luò)接口卡構(gòu)成的，另一個稱為無線接入點(AccessPoint,AP)，它的作用是提供無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接。一個無線接入點通常由一個無線輸出口和一個有線的網(wǎng)絡(luò)接口(802.3接口)構(gòu)成，橋接軟件符合802.1d橋接協(xié)議。接入點就像是無線網(wǎng)絡(luò)的一個無線基站，將多個無線的接入站聚合到有線的網(wǎng)絡(luò)上。無線的終端可以是802.11PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口的，或者是在非計算機終端上的嵌入式設(shè)備(例如802.11手機)。圖1:802.11和ISO模型

802.11定義了兩種模式:infrastructure模式和adhoc模式，在infrastructure模式中(見圖2)，無線網(wǎng)絡(luò)至少有一個和有線網(wǎng)絡(luò)連接的無線接入點，還包括一系列無線的終端站。這種配置成為一個BSS(BasicServiceSet基本服務(wù)集合)。一個擴展服務(wù)集合(ESSExtendedServiceSet)是由兩個或者多個BSS構(gòu)成的一個單一子網(wǎng)。由于很多無線的使用者需要訪問有線網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備或服務(wù)(文件服務(wù)器、打印機、互聯(lián)網(wǎng)鏈接)，他們都會采用這種Infrastructure模式。

Adhoc模式(也成為點對點模式peartopear模式或IBSSIndependentBasicServiceSet)

802.11物理層圖2:Infrastructure模式

在802.11最初定義的三個物理層包括了兩個擴散頻譜技術(shù)和一個紅外傳播規(guī)范，無線傳輸?shù)念l道定義在2.4GHz的ISM波段內(nèi)，這個頻段，在各個國際無線管理機構(gòu)中，例如美國的USA，歐洲的ETSI和日本的MKK都是非注冊使用頻段。這樣，使用802.11的客戶端設(shè)備就不需要任何無線許可。擴散頻譜技術(shù)保證了802.11的設(shè)備在這個頻段上的可用性和可靠的吞吐量，這項技術(shù)還可以保證同其他使用同一頻段的設(shè)備不互相影響。使用FHSS技術(shù)，2.4G頻道被劃分成75個1MHz的子頻道，接受方和發(fā)送方協(xié)商一個調(diào)頻的模式，數(shù)據(jù)則按照這個序列在各個子頻道上進行傳送，每次在802.11網(wǎng)絡(luò)上進行的會話都可能采用了一種不同的跳頻模式，采用這種跳頻方式主要是為了避免兩個發(fā)送端同時采同同一個子頻段。3.硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要分四個部分:主控制系統(tǒng)、音視頻采集系統(tǒng)、多媒體編解碼系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。3.1主控芯片采用IDTRC32434該RC32434是IDT?因特普賴斯系列成員的PCI處理器集成的通信.它集成了一個高perfor-曼斯CPU核心和片上外設(shè)數(shù)量.綜合處理器旨在轉(zhuǎn)移從I/O模塊的信息主以最小的CPU干預(yù)內(nèi)存，使用一個高度復(fù)雜的直接內(nèi)存訪問(DMA)引擎.通過所有的數(shù)據(jù)傳輸RC32434是記錄數(shù)據(jù)實現(xiàn)了從一個片上的I/O外設(shè)主存儲器，然后輸出到另一個I/O模塊.特點x32-bitCPU核心–MIPS32指令集–緩存大?。?KB指令和數(shù)據(jù)高速緩存，4-Way集聯(lián)想，高速緩存行鎖，無阻塞預(yù)取–16雙項JTLB頁面大小可變–3-entry指令TLB–3-entry數(shù)據(jù)TLB–最大一個32x16率乘以每個時鐘問題–最大一個32x32問題每隔一個時鐘周期乘法–CPU與啟動控制，停止和單步–軟件斷點支持–硬件斷點的虛擬地址–ICE的接口，與EJTAG規(guī)格v2.5兼容MIPS通過內(nèi)部的FlashC和SDRAMC實現(xiàn)對外圍Flash和SDRAM的控制，其中SDRAM的數(shù)據(jù)地址線要與外部總線控制接口(EBUSI)連接，F(xiàn)lash的數(shù)據(jù)地址線連接到對應(yīng)的FlashC的數(shù)據(jù)地址端口。MIPS通過PCI總線控制器(PCIC)控制其他PCI接口設(shè)備。PCI接口–32-bitPCI修訂2.2兼容–支持主機或衛(wèi)星運行在主機和目標模式–支持同步和異步操作–PCI支持時鐘頻率從16MHz66MHz–PCI在主機模式判優(yōu)電路：支持6外部的主人，固定優(yōu)先或循環(huán)仲裁–I2O“象”喔消息股PCIx以太網(wǎng)接口–10和100Mb/s的ISO/IEC8802-3:1996兼容–支持MII或RMIIPHY接口–支持64項的哈希表為基礎(chǔ)的多播地址過濾–512字節(jié)的發(fā)送和接收FIFO–支持流量控制在IEEEStd.802.3x-功能概述1997xDDR內(nèi)存控制器–支持高達256MB的SDRAM的DDR–1芯片選擇支持4銀行內(nèi)部DDR–支持一16-bit范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)端口使用x8或x16位寬DDRSDRAM器件–支持64Mb,128Mb,256Mb,512Mb,和1GbDDRSDRAM器件–數(shù)據(jù)總線復(fù)用接口標準支持允許DDRDIMM和的SODIMM–代自動刷新內(nèi)存和外圍設(shè)備控制器–提供“無縫”連接到標準SRAM,閃光，ROM,雙端口存儲器和外圍設(shè)備–解復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線：8-bit數(shù)據(jù)總線，26-bit地址總線，4芯片選擇，外部數(shù)據(jù)的控制總線緩沖區(qū)自動收集和散射字節(jié)–靈活的協(xié)議配置參數(shù)：可編程等待狀態(tài)的數(shù)目(0到63),可編程postread/post-write延遲(0到31),支持外部等待狀態(tài)的產(chǎn)生，支持英特爾和摩托羅拉風格外設(shè)–寫保護每個片選能力–可編程總線交易定時器產(chǎn)生熱復(fù)位當計數(shù)器到期–支持高達64每片選內(nèi)存MBxDMA控制器–6DMA通道：兩個渠道PCI(PCI存儲器和內(nèi)存來PCI),以太網(wǎng)接口的兩個通道，并兩個內(nèi)存通道內(nèi)存DMA行動–化運作提供靈活的描述–支持非對齊傳輸(i.e.,源或目的地地址可能在任何字節(jié)邊界）與任意字節(jié)長x通用異步收發(fā)器(UART)–兼容于16550和16450個UART–16-byte發(fā)送和接收緩沖區(qū)–可編程baud率產(chǎn)生程序從系統(tǒng)中導(dǎo)出時鐘–完全可編程的串行特點：–5,6,7,或8位字符–偶，奇或無奇偶校驗位的產(chǎn)生和檢測–1,1-1/2或2停止位代–換行的產(chǎn)生和檢測–錯誤起始位檢測–內(nèi)部環(huán)回模式x2IC總線–支持標準100Kbps模式以及400Kbps快模式–支持7-bit和10-bit解決–支持四種模式：主發(fā)送，主接收器，從屬發(fā)射器，接收器從屬x額外的通用外設(shè)–中斷控制器–系統(tǒng)完全功能–通用I/O控制器–串行外圍接口(SPI)x計數(shù)器/定時器–三個通用定時器計數(shù)器32-bit–定時器可級聯(lián)–可選計數(shù)器/定時器的時鐘源xJTAG接口–兼容IEEEStd.1149.1-1999該32-bitCPU核心是100%兼容指令與MIPS32集架構(gòu)(ISA).具體來說，這種裝置采用了4KcCPU核心技術(shù)開發(fā)的MIPSInc.().這個核心每發(fā)出一個單指令周期，包括五個階段的管線，并優(yōu)化的應(yīng)用程序的需要整數(shù)運算.該內(nèi)核包括CPU8KB指令和數(shù)據(jù)高速緩存8KB.兩個緩存4-way設(shè)置關(guān)聯(lián)，可以在每行的基礎(chǔ)上鎖定，這使得在這個寶貴的片上存儲器的編程控制資源.該內(nèi)核還具有內(nèi)存管理單元(MMU).該CPU核心還集成一個增強聯(lián)合測試訪問組（EJTAG）接口，用于連接在電路仿真器的工具，提供訪問內(nèi)部寄存器和使部分為外部控制，簡化了系統(tǒng)調(diào)試過程.這一核心的使用允許IDT的客戶能夠充分利用廣泛的軟件和開發(fā)工具的MIPS建筑導(dǎo)可供tecture，包括操作系統(tǒng)，編譯器和在線emula-tors.PCI接口對PCIRC32434接口與版本2.2兼容在PCI規(guī)范.片上判優(yōu)電路支持多達六個外部總線主人，同時支持固定優(yōu)先級和旋轉(zhuǎn)優(yōu)先仲裁計劃.該器件可支持衛(wèi)星和主機PCI組態(tài)系統(tǒng)蒸發(fā)散，使RC32434充當從屬控制器設(shè)計PCI外接卡應(yīng)用或作為初級PCI系統(tǒng)中的控制器.該PCI接口可以同步或異步操作的其他I/O接口設(shè)備RC32434.以太網(wǎng)接口該RC32434有一個以太網(wǎng)通道和配套10Mbps100Mbps速度提供了一個標準的媒體獨立接口(MII或RMII),允許的范圍廣泛的外部設(shè)備連接效率.雙倍數(shù)據(jù)速率存儲器控制器該RC32434集成了高性能的雙數(shù)據(jù)速率(DDR)內(nèi)存控制器，內(nèi)存配置了支持x16到256MB.此模塊提供所需的所有接口的信號到離散存儲設(shè)備，包括一個片選，微分定時輸出和數(shù)據(jù)選通信號.I/控制器內(nèi)存和I/O控制器一個專用的RC32434uses本地內(nèi)存/IO控制器包括一解復(fù)用8-bit數(shù)據(jù)和26-bit地址總線.它包括了所有的信號所需的接口直接與英特爾或最多四個摩托羅拉風格的外圍設(shè)備。DMA控制器該DMA控制器由6獨立DMA渠道，所有而其使用的方式完全相同.該DMA控制器減輕了從行駛中的片上接口的數(shù)據(jù)，外部CPU核心外設(shè)和內(nèi)存.該控制器支持分散/聚集DMA沒有對齊限制，使其適合通信和圖形系統(tǒng).UART接口該RC32434包含一個串行通道(UART)相兼容與業(yè)界標準16550UART.I2C接口標準I2C接口允許連接到RC32434標準外圍設(shè)備數(shù)目更完整的系統(tǒng)解決方案.該RC32434支持主機和從屬操作.通用I/O控制器該RC32434已14通用輸入/pins.每個管腳輸出可作為一個積極活躍的高或低級別的中斷或不可屏蔽中斷輸入，每個信號可以被用來作為一個位輸入或輸出端口.系統(tǒng)完全功能該RC32434包含一個可編程看門狗定時器，根兒，ates非屏蔽中斷(NMI)計數(shù)器到期時，也包含一個地址空間監(jiān)測，報告的錯誤響應(yīng)對未解碼解決地區(qū)訪問.3.2CCD攝像頭和A/D轉(zhuǎn)換芯片電荷耦合器件（ChargeCoupleDevice，簡稱CCD）是一種金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）集成電路器件。它以電荷作為信號,基本功能是進行電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移。CCD自1970年問世以來,由于其獨特的性能而發(fā)展迅速,廣泛應(yīng)用于自動控制和自動測量,尤其適用于圖像識別技術(shù)。CCD它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內(nèi)部的閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面.ccd攝像頭工作原理：CD表面被覆的硅半導(dǎo)體光敏元件捕獲光子后產(chǎn)生光生電子，這些電子先被積蓄在CCD下方的絕緣層中，然后由控制電路以串行的方式導(dǎo)出到模數(shù)電路中，再經(jīng)過DSP等成像電路形成圖像。fastscan和slowscan最大的區(qū)別就在于光生電子導(dǎo)出的速度和電路系統(tǒng)上不同。fastscan導(dǎo)出電子的頻率非常快，以便能達到視頻級的刷新率，但這將導(dǎo)致電子丟失、噪聲增多、光生電子清空不徹底；而slowscan則相反，它的電路設(shè)計重在對光生電子積蓄的保護上，導(dǎo)出的頻率不高，但保證傳出過程中電子丟失和損耗降到極小，它的模數(shù)轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍和靈敏度極高，保證了信號轉(zhuǎn)換過程不失真，同時為了減低熱效應(yīng)產(chǎn)生的噪聲，一般使用Cooling系統(tǒng)降溫。視頻解碼器ＳＡＡ７１１０：是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生產(chǎn)的可編程前端視頻解碼器。與ＳＡＡ７１１１相比，兩者盡管有些管腳信號相似，但仍有較大的差別，需要在實際應(yīng)用中給予足夠的重視。國內(nèi)做視頻采集或圖像采集的大多用ＳＡＡ７１１１，而提到較多的ＳＡＡ７１１０則未見多少資料對其進行詳細論述。在產(chǎn)品生產(chǎn)上，只有個別國內(nèi)公司（如北京嘉恒中自圖像技術(shù)有限公司）使用該芯片。基于科研和實踐需要，以下對ＳＡＡ７１１０的主要特點、結(jié)構(gòu)功能、等作一詳盡論述。

１主要特點

ＳＡＡ７１１０的主要特點如下：

●具有６路模擬輸入（４×ＣＶＢＳ、３×Ｙ／Ｃ或二者相結(jié)合）；

●帶有３路模擬處理通道；

●內(nèi)置３路抗混疊濾波器；

●可將２路通道模擬信號相加；

●內(nèi)含２路８位ＣＭＯＳ視頻Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器；

●對所選擇的ＣＶＢＳ／Ｙ通道可編程為靜態(tài)增益控制或自動增益控制；

●可進行白峰控制；

●可對ＰＡＬＢ／Ｇ、ＮＴＳＣＭ、ＳＥＣＡＭ制式進行亮度和色度處理；●可全程ＨＵＥ控制；

●可自動進行５０／６０Ｈｚ場頻檢測以及標準ＰＡＬ和ＮＴＳＣ、強制ＳＥＣＡＭ之間的自動轉(zhuǎn)換；

●對所有制式可實現(xiàn)行、場同步檢測；

●對于ＰＡＬ制式可用ＵＶ信號延遲線來校正色度信號的相差；

●ＹＵＶ總線支持以下數(shù)據(jù)率：

—７８０×ｆｈ＝１２．２７２７ＭＨｚ,６０Ｈｚ(ＮＴＳＣ)；

—９４４×ｆｈ＝１４．７５ＭＨｚ,５０Ｈｚ(ＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ)；

●數(shù)據(jù)輸出格式有ＹＵＶ４:１:１(８ｂｉｔ)和ＹＵＶ４:２:２(８ｂｉｔ)兩種；

●用戶可編程進行亮度峰值孔徑修正；

●所有制式可用同一頻率電路晶振（２６．８ＭＨｚ）；

●具有實時狀態(tài)信息輸出（ＲＴＣＯ）；

●可對ＹＵＶ總線進行亮度、對比度、飽和度（ＢＣＳ）控制；

●輸出引腳有一個用戶可編程通用轉(zhuǎn)換開關(guān)；

●在片可進行時鐘產(chǎn)生電路（ＣＧＣ）和外部ＣＧＣ（ＳＡＡ７１９７）之間的轉(zhuǎn)換；●具有上電控制功能；

●帶有可控制的Ｉ２Ｃ總線；

●與ＣＣＩＲ６０１標準兼容。

２結(jié)構(gòu)原理及引腳功能

２．１結(jié)構(gòu)原理

ＳＡＡ７１１０的功能框圖如圖１所示。下面對方框圖中的主要部分進行功能說明。

（１）模擬輸入處理

ＳＡＡ７１１０有６路模擬信號輸入，２個模擬主通道有箝位電路、模擬放大器、抗混疊濾波器、視頻ＣＭＯＳＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器組成。另一路模擬通道也含有箝位電路、模擬放大器、抗混疊濾波器，且能被加到或在Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換前直接轉(zhuǎn)換到兩個主通道上。（２）模擬控制電路

箝位控制電路控制著模擬輸入信號的正確箝位。高頻耦合電容器用于存儲和過濾箝位電壓。對于亮度或ＣＶＢＳ信號，通常的數(shù)字箝位標準是６４，而色度信號則是１２８。增益控制電路通過總線產(chǎn)生３路模擬放大器的靜態(tài)增益標準，也可以通過內(nèi)置的自動增益控制（ＡＧＣ）電路控制其中的一路。ＡＧＣ的作用是將ＣＶＢＳ或Ｙ信號放大到所需的信號幅值，以使之與ＡＤＣ輸入電壓范圍相同。抗混疊濾波器要適合于時鐘頻率。垂直消隱控制電路用于產(chǎn)生總線可編程垂直消隱脈沖。在垂直消隱期間，增益和箝位控制無效。

（３）色度電路

８位數(shù)字色度信號經(jīng)過輸入接口后可通過色度帶通濾波器來減少直流分量，然后送到正交解調(diào)器的乘法輸入端。在來自局部振蕩器ＤＴＯ１（離散時間振蕩器）的２個副載波信號中，副載波信號的相位偏移為９０°，頻率則由當前所輸入視頻信號的色彩制式所決定。對于所有ＰＡＬ和ＮＴＳＣ信號，乘法器可作為正交解調(diào)器來使用；而對于ＳＥＣＡＭ信號，乘法器則作為降頻混頻器來使用。兩個乘法輸出信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)的ＵＶ數(shù)據(jù)流后，可用于２個低通濾波器級，然后再加到增益可控放大器。最后的一個多路復(fù)用低通濾波器將與前級一起用來設(shè)置所需的帶寬。ＰＡＬ和ＮＴＳＣ原始信號流入梳狀濾波器。ＳＥＣＡＭ原始信號則通過鐘形濾波器（中心頻率為０Ｈｚ）、相位解調(diào)器和微分器來饋送以獲得頻率解調(diào)的色差信號。將ＳＥＣＡＭ信號去加重后饋送到交叉轉(zhuǎn)換中，可產(chǎn)生連續(xù)傳輸?shù)纳钚盘?。這些信號送到ＢＣＳ（亮度、對比度、飽和度）處理后，它們將最終到達輸出格式級和輸出接口。圖２所示是色度電路的工作過程圖。

（４）亮度電路

８位亮度信號（數(shù)字ＣＶＢＳ格式或亮度格式（Ｓ－ＶＨＳ、ＨＩ８））通過可變換的前置濾波器來饋送。高頻分量的增強可以彌補損耗。色度陷波器（ｆｃ＝４．４３ＭＨｚ或３．５８ＭＨｚ，中心頻率可選）可消除大多數(shù)色彩載波信號，因此，Ｓ－Ｖｉｄｅｏ（Ｓ－ＶＨＳ，ＨＩ８）信號必須正常通過。亮度信號的高頻分量能夠在兩個具有可選傳輸性質(zhì)的帶通濾波器中得到增強（通過Ｉ２Ｃ總線控制銳度增加）。并能在可選的核心電路中再一次增強信號，然后將該信號加入原始（未提升）信號中。增強的亮度信號通過可變延遲饋送到ＢＣＳ控制和輸出接口。

（５）數(shù)字ＹＵＶ總線

通過１６ｂｉｔＹＵＶ總線可從輸出接口將數(shù)字信息傳送到場存儲體、數(shù)字彩色空間轉(zhuǎn)換器（ＳＡＡ７１９２ＤＣＳＣ）或者視頻增強模數(shù)處理器（ＳＡＡ７１６５ＶＥＤＡ２）。這些輸出可由ＦＥＩＮ來控制。ＹＵＶ數(shù)據(jù)率與ＬＬＣ２相等。輸出信號Ｙ７～Ｙ０是數(shù)字亮度信號的ｂｉｔ位。輸出信號ＵＶ７～ＵＶ０是多路復(fù)用色差信號（Ｂ～Ｙ）和（Ｒ～Ｙ）的ｂｉｔ位。格式表中的時間幀是傳輸一幅完整取樣所需的時間。通過ＨＲＥＦ信號可控制該時間幀。通過將ＦＥＩＮ置低可獲取快速使能。該信號同時可用來控制數(shù)字ＹＵＶ總線的快速切換。而ＦＥＩＮ引腳為高電平時，則會強制將Ｙ和ＵＶ輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。

（６）同步處理

當前置濾波后的亮度信號被送到同步級后。同步脈沖經(jīng)過切分將送到相位檢測器，在這里它們與細分的時鐘頻率相比較，并將其結(jié)果輸出到環(huán)路濾波器，來儲存所有的相差信息?？烧{(diào)節(jié)的輸出信號ＨＣＬ和ＨＳＹ則由模擬前端的要求來產(chǎn)生。輸出信號ＨＳ、ＶＳ、ＰＬＩＮ被鎖至?xí)r間基準標記可確保其位于輸入信號和ＨＲＥＦ信號之間，這是因為電路的更進一步改進可能會改變整個處理延遲，因而并不推薦將它用在對輸入信號的定時要求絕對準確的場合。用環(huán)路濾波器驅(qū)動一個振蕩器可產(chǎn)生行頻率控制信號ＬＦＣＯ。

3.3多媒體編解碼芯片該系統(tǒng)采用VW2010作為多媒體編解碼芯片,VW2010是VWEB公司開發(fā)的實時MPEG-4音視頻壓縮／解壓芯片(CODEC)。該芯片具有以下主要特點：1、片內(nèi)集成有3個信號處理／控制單元，其中包括一個視頻編碼(壓縮)器、一個視頻解碼(解壓)器和一個片內(nèi)CPU(內(nèi)部擴展了一個音頻編碼DSP、一個音頻解碼DSP、一個多路復(fù)合單元和一個多路解復(fù)合單元)；2、具有可編程、高性能和低功耗特點，芯片內(nèi)的每個信號處理／控制單元都由一個RISC處理器和專用的硬件加速器構(gòu)成，此外，片內(nèi)視頻編解碼器中還集成了一個專用的SDRAM；3、在系統(tǒng)上電／復(fù)位時，視頻編解碼器的固件程序可由外部主機(host)載人各自專用的SDRAM，而片內(nèi)CPU的固件程序則可載人VW2010外掛的SDRAM；4、芯片的主機接口采用標準PCI接口，符合PCI局部總線規(guī)范2.2；5、為了使編解碼性能達到最佳，VW2010內(nèi)部集成有一個雙通道DMAC，系統(tǒng)host可直接通過主機接口對VW2010進行控制，MPEG數(shù)據(jù)流則采用DMA方式傳輸。6、提供有與PHILIPS公司兼容的I2C總線，可方便地對外圍芯片進行控制。3.4802.11b芯片無線模塊采用的芯片是PHILIPS公司的BGW200,該芯片通過高速串口SPI2與處理器的SPI1口連接。SPI(SeriaPeripheralInterface,串行外設(shè)接口)是一種同步外設(shè)接口,允許MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進行通信、數(shù)據(jù)交換。當IDTRC32434與BGW200之間互相通信時只能通過BGW200的SPI2口進行,此時IDTRC32434是主(HOST),BGW200是從機(SLAVE),傳輸?shù)臅r鐘由HOST控制。●802.11b在無線局域網(wǎng)協(xié)議中最大的貢獻就在于它在802.11協(xié)議的物理層增加了兩個新的速度：5.5Mbps和11Mbps。為了實現(xiàn)這個目標，DSSS被選作該標準的唯一的物理層傳輸技術(shù)，這個決定使得802.11b可以和1Mbps和2M的802.11bpsDSSS系統(tǒng)互操作。最初802.11的DSSS標準使用11位的chipping－Barker序列－來將數(shù)據(jù)編碼并發(fā)送，每一個11位的chipping代表一個一位的數(shù)字信號1或者0，這個序列被轉(zhuǎn)化成波形(稱為一個Symbol)，然后在空氣中傳播。這些Symbol以1MSps(每秒1M的symbols)的速度進行傳送，傳送的機制稱為BPSK(BinaryPhaseShiftingKeying)，在2Mbps的傳送速率中，使用了一種更加復(fù)雜的傳送方式稱為QPSK(QuandraturePhaseShiftingKeying)，QPSK中的數(shù)據(jù)傳輸率是BPSK的兩倍，以此提高了無線傳輸?shù)膸?。?02.11b標準中，一種更先進的編碼技術(shù)被采用了，在這個編碼技術(shù)中，拋棄了原有的11位Barker序列技術(shù)，而采用了CCK(ComplementaryCodeKeying)技術(shù)，它的核心編碼中有一個64個8位編碼組成的集合，在這個集合中的數(shù)據(jù)有特殊的數(shù)學(xué)特性使得他們能夠在經(jīng)過干擾或者由于反射造成的多方接受問題后還能夠被正確地互相區(qū)分。5.5Mbps使用CCK串來攜帶4位的數(shù)字信息，而11Mbps的速率使用CCK串來攜帶8位的數(shù)字信息。兩個速率的傳送都利用QPSK作為調(diào)制的手段，不過信號的調(diào)制速率為1.375MSps。這也是802.11b獲得高速的機理。為了支持在有噪音的環(huán)境下能夠獲得較好的傳輸速率，802.11b采用了動態(tài)速率調(diào)節(jié)技術(shù)，來允許用戶在不同的環(huán)境下自動使用不同的連接速度來補充環(huán)境的不利影響。在理想狀態(tài)下，用戶以11M的全速運行，然而，當用戶移出理想的11M速率傳送的位置或者距離時，或者潛在地受到了干擾的話，這把速度自動按序降低為5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。同樣，當用戶回到理想環(huán)境的話，連接速度也會以反向增加直至11Mbps。速率調(diào)節(jié)機制是在物理層自動實現(xiàn)而不會對用戶和其它上層協(xié)議產(chǎn)生任何影響。4.軟件設(shè)計本系統(tǒng)軟件設(shè)計按層次劃分主要分為三層:系統(tǒng)初始化引導(dǎo)和嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核移植、外設(shè)驅(qū)動程序編寫(包括USB攝像頭驅(qū)動、無線網(wǎng)絡(luò)模塊驅(qū)動等)、數(shù)據(jù)采集與無線傳輸。4.1系統(tǒng)引導(dǎo)、內(nèi)核移植和文件系統(tǒng)的建立雖然Linux內(nèi)核小、效率高,但嵌入式系統(tǒng)的硬件資源畢竟有限,因此不能直接把Linux作為操作系統(tǒng),要針對具體的應(yīng)用通過配置內(nèi)核、裁減shell和嵌入式C庫對系統(tǒng)進行定制，使整個系統(tǒng)能夠存放到能量較小的Flash中。嵌入式Linux系統(tǒng)主要由4個部分組成:引導(dǎo)內(nèi)核啟動的文件(bootloader)、Linux內(nèi)核文件(kernel)、虛擬磁盤文件(ramdisk)、用戶空間文件(user)。把它們分別放在DataFlash內(nèi)的4個分區(qū)模塊中。對于不需要動態(tài)改變,使用較節(jié)省空間的ROMFS只讀文件系統(tǒng);user模塊內(nèi)需要進行較多的讀寫操作,所以使用支持動態(tài)擦寫保存的JFFS2文件系統(tǒng)。在構(gòu)建完軟件平臺后,下面就主要涉及到USB攝像頭驅(qū)動和無線驅(qū)動模塊設(shè)計、視頻采集模塊和基于802.11無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的程序設(shè)計。4.2USB攝像頭驅(qū)動搭建好嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境后,下一步就首要完成USB攝像頭驅(qū)動工作。Video4Linux(V4L)是Linux中關(guān)于視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動,它為針對視頻設(shè)備的應(yīng)用程序編程提供一系列接口函數(shù)。對于USB口攝像頭,其驅(qū)動程序中提供了基本的I/O操作接口函數(shù)open,read,write,close的實現(xiàn)。當應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件進行系統(tǒng)調(diào)用操作時,Linux內(nèi)核將通過file-operations結(jié)構(gòu)訪問驅(qū)動程序提供的函數(shù)。在編譯時選取動態(tài)加載模式,確定USB攝像頭被正常驅(qū)動后,下一步就是使用Video4Linux提供的API函數(shù)集來編寫視頻采集程序。4.3音視頻數(shù)據(jù)采集在完成USB攝像頭驅(qū)動后,就可以針對設(shè)備文件/dev/video進行視頻捕捉方面的程序設(shè)計。其中用到的主要函數(shù)有:Cameraopen():用來開啟視頻設(shè)備文件;Cameragetcapability():取得設(shè)備文件的相關(guān)信息;Cameragetpicture():獲取圖像的相關(guān)信息;Cameraclose():用來關(guān)閉設(shè)備文件;Cameragrabimage():用來抓取圖像,采用mmap方式,直接將設(shè)備文件/dev/video0映射到內(nèi)存,加速文件I/O操作,還可以使多個線程共享數(shù)據(jù)。如圖4.開始開始打開視頻設(shè)備獲取設(shè)備和圖象信息內(nèi)存映射初始化采集窗口幀狀態(tài)等捕獲視頻幀數(shù)據(jù)圖象數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用是否終止視頻采集關(guān)閉視頻設(shè)備結(jié)束圖44.4音視頻壓縮編解碼獲取圖像數(shù)據(jù)后,可以直接輸出到FrameBuffer進行顯示,由于本系統(tǒng)要將采集到的音視頻通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸出去,所以在傳輸之前要對原始的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮編碼,在此選用VW2010芯片來實現(xiàn)MPEG-4視頻編解碼方案。和其他標準相比,MPEG-4壓縮比更高,節(jié)省存儲空間,圖像質(zhì)量更好,特別適合在低帶寬條件下傳輸視頻,并能保持圖像的質(zhì)量。對視頻流進行壓縮編碼以后,接下來就要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的功能。4.5無線網(wǎng)絡(luò)模塊驅(qū)動無線驅(qū)動模塊的軟件架構(gòu)分為三部分:客戶驅(qū)動(clientdriver)、主機硬件抽象層(HHAL)、主機操作系統(tǒng)抽象層(HOSAL)。設(shè)備驅(qū)動程序本質(zhì)上來說就是一組相關(guān)函數(shù)的集合。它利用結(jié)構(gòu)體file_operations與文件系統(tǒng)聯(lián)系起來,內(nèi)核使用該結(jié)構(gòu)體訪問驅(qū)動程序的函數(shù),該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義再<linux/fs.h>頭文件中。在這個數(shù)據(jù)類型中,每一個成員變量指向驅(qū)動程序中特定操作的函數(shù),對于沒有的操作函數(shù),相應(yīng)的成員函數(shù)可以設(shè)置位NULL。設(shè)備驅(qū)動程序通常包含下面3個最主要的部分:(1)驅(qū)動程序的注冊和注銷;(2)設(shè)備的打開和釋放;(3)設(shè)備的讀寫操作。對于需要動態(tài)加載的模塊,通過執(zhí)行Makefile文件,在當前目錄會生成目標文件wireless.o。將目標文件wireless.o下載到已經(jīng)燒寫好的文件系統(tǒng)中。當目標板重新啟動后,運行命令:insmodwireless.o即可將無線驅(qū)動模塊鏈接到內(nèi)核中。一旦驅(qū)動程序被注冊到內(nèi)核表中,對驅(qū)動程序的操作就和它的主設(shè)備號對應(yīng)起來了。當應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件進行某種操作時,內(nèi)核會從file_operations結(jié)構(gòu)中找到并去調(diào)用正確的函數(shù)。卸載模塊可輸入下面的命令:rmmodwireless.o。4.6無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制過程4.6.1初始化系統(tǒng)初始化包括對SAA7110、VW2010、RC32434、BGW20等芯片的初始化。初始化過程主要包括對一些數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器、中斷服務(wù)寄存器等進行相應(yīng)的操作以形成系統(tǒng)運行環(huán)境的初始狀態(tài)。4.6.2傳輸控制策略上電開始初始化程序后,服務(wù)器端USB攝像頭的模擬視頻信號在程序控制下通過SAA7110視頻解碼芯片完成模數(shù)