GPRS無線圖像傳輸系統(tǒng)

GPRS無線圖像傳輸系統(tǒng)

匯報人付麥霞信息科學(xué)與工程學(xué)院2008年10月河南工業(yè)大學(xué)校級科研基金工程匯報的主要內(nèi)容工程的研究意義工程的研究目標(biāo)工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果〔重點〕工程運用的關(guān)鍵技術(shù)，解決的關(guān)鍵問題工程的創(chuàng)新點工程的經(jīng)濟(jì)和社會效益分析工程經(jīng)費使用情況工程研究成果〔發(fā)表論文〕工程的研究意義本課題研究一種新的無線圖像傳輸方式---基于GPRS的無線圖像傳輸。使用GPRS技術(shù)，不僅提高了圖像傳輸性能，而且大大降低了系統(tǒng)的建設(shè)和運行本錢。因此可以使得智能終端廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域：如電力、環(huán)保、水文、氣象、交通、市政、金融、遠(yuǎn)程無線監(jiān)控等領(lǐng)域，為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)效勞。工程的研究目標(biāo)通過在已有無線傳輸平臺上增加適當(dāng)?shù)目刂齐娐泛痛鎯﹄娐?，改善無線圖像傳輸系統(tǒng)控制的靈活性，使監(jiān)控中心不僅能夠通過終端實時采集監(jiān)控現(xiàn)場圖像，而且能夠通過終端查詢終端存儲的監(jiān)控現(xiàn)場歷史圖像。為了減少圖像傳輸時的GPRS流量，研究基于特征的圖像處理和壓縮算法。圖像傳輸時只傳輸圖像中的動態(tài)信息，壓縮掉圖像中的靜態(tài)信息〔背景信息〕，在監(jiān)控中心再將動態(tài)信息與靜態(tài)信息合并成完整的圖像，這樣就可以大大減少圖像傳輸?shù)腉PRS流量。工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果硬件攝象頭：C328-7640數(shù)字?jǐn)z像頭圖像采集模塊：VC312〔武漢萬德公司〕GPRS通信模塊：EG-200T〔深圳〕控制機(jī)：基于AT89C51單片機(jī)研制〔重點〕USB存儲模塊：采用西安達(dá)泰公司的USB118系列嵌入式U盤讀寫模塊研制工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果控制機(jī)控制機(jī)局部的設(shè)計在整個終端硬件設(shè)計中最為重要，所有其它的功能模塊，如GPRS和圖像采集、存儲模塊都由控制機(jī)控制。控制機(jī)同時還要負(fù)責(zé)與控制中心的通信。本局部采用兩個AT89C51單片機(jī)綜合完成對終端控制的任務(wù),兩個單片機(jī)通過一個握手信號及RAM來通信。A機(jī)主要任務(wù)是通過GPRS與控制中心通信，及通過串口與VC312圖像采集卡通信。B機(jī)主要任務(wù)是完成圖像的U盤存儲，實現(xiàn)圖像的存檔功能，以供控制中心的存檔圖像查詢。工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果控制機(jī)〔數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路〕數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展的電路如下圖，RAM選用常用的62256芯片，62256是32K字節(jié)的8位數(shù)據(jù)寬度的靜態(tài)RAM，鎖存器采用74HC373芯片。在RAM前端加上8位雙向總線收發(fā)器74245，起到提高總線的驅(qū)動能力，而且在62256非選通時起到隔離作用。當(dāng)單片機(jī)訪問62256時，先通過P0口輸出低8位地址到74373中進(jìn)行鎖存，再通過P2口輸出高8位地址，這樣就確定了所要訪問的地址單元。根據(jù)WR和RD控制線，確定是從所選地址單元讀數(shù)據(jù)還是向地址單元中寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過P0口傳輸。工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果控制機(jī)〔A機(jī)和B機(jī)握手電路〕因為A機(jī)把圖像存儲和讀取任務(wù)交給了B機(jī)，所以在A機(jī)需要圖像存儲和讀取時，有一個A機(jī)和B機(jī)通信的問題，在本設(shè)計中使用了兩個握手信號來實現(xiàn)。分別把它們的P3.2和P3.3兩個管腳相連，在需要存儲圖像時，A機(jī)就給P3.3一個高電平信號，通知B機(jī)存儲RAM中的圖像；而要讀取U盤中的圖像時，給P3.2一個高電平信號，并把所要查看的圖像序號送到RAM指定的單元里，B機(jī)再從此單元中獲知要查看的圖像序號，再把對應(yīng)的圖像從U盤中讀出送入RAM里，以供A機(jī)讀取。

工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果基于VC312的圖像采集模塊設(shè)計

基于VC312的圖像采集模塊硬件電路很簡單，因為VC312的串口為TTL電平，只要把它和單片機(jī)的串口相接即可。電路圖如下圖。工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果GPRS通信模塊設(shè)計GPRS通信模塊的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的核心，這局部要完成圖像的無線傳輸。設(shè)計采用GPRS無線嵌入式TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器EG-200T工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果GPRS通信模塊——EG-200TAT+EMD設(shè)置查詢運行方式AT+ESW設(shè)置查詢遠(yuǎn)程地址類型AT+EPT設(shè)置查詢傳輸協(xié)議類型AT+EBR設(shè)置查詢串口波特率AT+EPR設(shè)置查詢串口校驗方式AT+ERA設(shè)置查詢遠(yuǎn)程IP地址AT+ERP設(shè)置查詢遠(yuǎn)程端口AT+ELP設(shè)置查詢本地端口ATD撥號命令A(yù)TF恢復(fù)模塊缺省設(shè)置EG-200T指令工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果EG-200T與控制機(jī)〔A機(jī)〕的接口電路工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果USB存儲模塊設(shè)計由于RAM存儲器的容量相對較小，所存信息具有掉電易失性等特點，因此在系統(tǒng)設(shè)計中增加了嵌入式U盤存儲模塊，用于保存圖像。這樣，系統(tǒng)的存儲容量得到大大的提高，同時也保證了數(shù)據(jù)的平安性。設(shè)計中采用西安達(dá)泰公司的USB118系列嵌入式U盤讀寫模塊作為接口。單片機(jī)B機(jī)和USB118是串口傳輸數(shù)據(jù)，而USB118變串口為USB口，和U盤是USB口傳輸數(shù)據(jù)。硬件電路的設(shè)計非常簡單，因為USB118模塊的串口是TTL電平，所以無需轉(zhuǎn)換，直接與單片機(jī)的串口相連。接口控制命令略。工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果軟件系統(tǒng)客戶端軟件：運行于單片機(jī)控制中心軟件〔效勞器軟件〕：運行于PC機(jī)功能：AT指令通信圖像的接收、顯示、存儲操作的數(shù)據(jù)庫管理提供了一個基于特征的圖像處理和壓縮平臺〔用于在PC機(jī)上仿真圖像處理、圖像壓縮、圖像解壓縮〕工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果監(jiān)控中心軟件工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果監(jiān)控中心軟件〔圖像壓縮和處理PC模擬平臺〕工程的研究內(nèi)容和研究結(jié)果客戶端軟件〔運行于單片機(jī)〕實時拍照子程序定時拍照子程序圖像保存子程序圖像傳輸子程序GPRS內(nèi)嵌UDP協(xié)議棧的緩存區(qū)有限，假設(shè)串口寫入速率遠(yuǎn)高于GPRS傳輸速率，協(xié)議棧將會喪失數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，必須進(jìn)行流控制。設(shè)計中采用了數(shù)據(jù)分包法。該方法將圖像文件先打成假設(shè)干個小數(shù)據(jù)包，逐個寫入串口，由GPRS模塊發(fā)送。監(jiān)控中心的效勞器端接收完一個數(shù)據(jù)包后返回應(yīng)答幀，GPRS模塊再發(fā)下一個數(shù)據(jù)包。假設(shè)超時還未返回應(yīng)答幀，那么重發(fā)上一個數(shù)據(jù)包。此法犧牲了一定時間，但很好地保證了圖像傳輸?shù)目煽啃怨こ踢\用的關(guān)鍵技術(shù)，解決的關(guān)鍵問題

關(guān)鍵技術(shù)單片機(jī)技術(shù)USB技術(shù)數(shù)字圖像處理技術(shù)解決的關(guān)鍵問題

終端采集圖像的USB存儲和調(diào)出控制中心對終端的主動式控制和操作基于特征的圖像處理和壓縮算法工程的創(chuàng)新點

在原有無線傳輸系統(tǒng)的根底上，在終端增加了控制系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)，使監(jiān)控中心既能夠?qū)崟r從終端獲取圖像，也能夠從終端獲取終端存儲的歷史圖像。這是本工程硬件上的創(chuàng)新點。為了減少圖像傳輸?shù)腉PRS流量，開發(fā)了基于特征的圖像處理和壓縮算法，使傳輸?shù)膱D像比原始圖像壓縮了60%-70%。工程的經(jīng)濟(jì)和社會效益分析