基于S3C44B0X和MF RC500的產(chǎn)品防偽系統(tǒng)設(shè)計

0 前言

隨著社會的發(fā)展，人們對安全防范工作日益重視，監(jiān)控產(chǎn)品也從以前只在重要單位使用發(fā)展到各個領(lǐng)域都在應(yīng)用。監(jiān)控產(chǎn)品的技術(shù)也從模擬向數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)品使用較多的是硬盤錄像機，但價格比較高。有些場合對監(jiān)控的要求并不高，也不需要錄像，但有時又要在遠程了解一下當(dāng)?shù)氐漠嬅?，這時就希望使用一種低價的，又能實現(xiàn)遠程操作的監(jiān)控產(chǎn)品。所以就計劃設(shè)計IPCamera（網(wǎng)絡(luò)照相機），它能夠接受網(wǎng)絡(luò)或手機短信發(fā)來的命令進行拍照，并將照片發(fā)布到Web服務(wù)器上或手機上供用戶瀏覽。

1  IPCamera系統(tǒng)總體設(shè)計

IPCamera系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是：采用ARM9作為系統(tǒng)的處理器，利用普通USB攝像頭完成圖像采集。系統(tǒng)設(shè)計一塊網(wǎng)卡和一個GPRS模塊，用戶可以根據(jù)需要決定選用其中的一種、或者二種同時使用。手機能夠通過GSM網(wǎng)向IPCamera的GPRS發(fā)送拍照控制命令，系統(tǒng)會自動將拍下的照片通過 GPRS模塊發(fā)回給手機；網(wǎng)絡(luò)用戶可以利用telnet協(xié)議向IPCamera發(fā)送拍照控制命令，然后再利用瀏覽器查看IPCamera上的照片。

2  IPCamera的硬件設(shè)計

在設(shè)計IPCamera時，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和成本等因素，因此將系統(tǒng)硬件設(shè)計為3個部分，即核心板、主板和GPRS模塊，如圖1所示。

核心板采用三星公司生產(chǎn)的S3C2410處理器；SDRAM采用2片HY57V561620AT-H構(gòu)成64M；將它連接到系統(tǒng)nGCS6，所以它的起始地址為：0x03000000。NAND FLASH 采用SAMSUNG K9F1208芯片，F(xiàn)LASH芯片連接到系統(tǒng)的nGCS0，所以它的起始地址為：0x00000000。要系統(tǒng)從NAND FLASH啟動，應(yīng)將S3C2410的OM0和OM1引腳都接地。

主板主要是一些接口電路。串行接口采用MAX3232芯片，由于本系統(tǒng)只使用一個串口，所以和S3C2410的TXD0和RXD0相連，構(gòu)成第一個串口電路。JTAG接口直接由S3C2410處理器控制，只不過在連接電路上要加上接電阻。USB接口電路直接采用S3C2410內(nèi)部的USB主機控制器，然后接上限流電阻和保險絲和USB插座。網(wǎng)卡采用AX88796-X86芯片，接在BANK2的位置上，所以片選接處理器的nGCS2信號，其地址為 0X200，所以IO_BASE0、IO_BASE1、IO_BASE2三個引腳懸空，中斷選用INT2。網(wǎng)卡的邏輯地址是0x10000200。

GPRS模塊采用SIMCOM公司生產(chǎn)的SIM100-E芯片。通過第三個串口信號線TXD2和RXD2和處理器相連接。

圖1 IPCamera硬件結(jié)構(gòu)圖

3  IPCamera引導(dǎo)程序、操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序

IPCamera引導(dǎo)程序選用韓國Mizi公司開發(fā)的vivi。vivi必須經(jīng)過裁剪、交叉編譯、下載到IPCamera等幾個過程。首先使用 make menuconfig命令裁剪vivi，然后make命令編譯生成vivi的二進制鏡像文件，使用的編譯器是armv4l-unknown-linux- gcc和armv4l-unknown-linux-as，最后使用JTAG將vivi燒寫到IPCamera的flash芯片上。

考慮到成本，以及系統(tǒng)對實時性的要求不高等因素，所以決定選用Linux操作系統(tǒng)。目前發(fā)行的Linux操作系統(tǒng)都能支持ARM機的體系結(jié)構(gòu)，所以只要根據(jù)平臺的具體結(jié)構(gòu)進行移植。系統(tǒng)移植主要包括建立交叉編譯環(huán)境、修改內(nèi)核源碼、內(nèi)核裁剪和內(nèi)核編譯4等個環(huán)節(jié)。內(nèi)核裁剪時，要讓系統(tǒng)包括 telnet和ftp服務(wù)。telnet服務(wù)主要實現(xiàn)能夠?qū)PCamera遠程操作，ftp服務(wù)主要實現(xiàn)IPCamera的文件上傳和下載。最后將編譯好的內(nèi)核映象文件利用vivi軟件燒寫到IPCamera的flash芯片上。

IPCamera需要串口、USB、視頻設(shè)備和網(wǎng)卡等多個設(shè)備驅(qū)動程序[2]，由于這些設(shè)備都是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，所以可以到廠家去下載相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動源程序，然后交叉編譯成Linux下的驅(qū)動程序，最后通過insmod[3]命令向內(nèi)核加載驅(qū)動程序。如：Linux系統(tǒng)提供了視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動video4linux（簡稱V4L），它為視頻設(shè)備的應(yīng)用程序編程提供一系列接口函數(shù)，所以USB攝像頭

就可以采用V4L驅(qū)動程序。

4  IPCamera應(yīng)用程序的設(shè)計

IPCamera主要包括3個應(yīng)用程序，即：USB攝像頭拍照、Web服務(wù)和GPRS操作控制等程序。這些應(yīng)用程序都是用C語言來編寫，然后通過交叉編譯生成可執(zhí)行文件。

4.1  USB攝像頭拍照程序的設(shè)計

USB攝像頭采用video4linux驅(qū)動，V4L圖像采集的方法有兩種，即overlay和mmap。本系統(tǒng)采用mmap，這種方法是通過將設(shè)備文件影射到內(nèi)存的方法，直接通過指針操作內(nèi)存的方式讀取攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)?？刂婆恼展δ芎瘮?shù)如下：

int cap(char * fileName)
{┅
       /***初始化設(shè)備***/
if (device_init(DEFAULT_DEVICE, &vd, 0, 3) == -1)www.51kaifa.com
    {   perror("device_init: failed...");
        return -1;  }
        /***內(nèi)存映射***/
    if (v4l_grab_frame(&vd, 0))
            return -1;
    if (v4l_grab_sync(&vd))
            return -1;
    img = device_get_address(&vd);
        /***讀取圖像數(shù)據(jù)***/
    p=img;
    for (i=0;i<PAL_NC_HEIGHT;i++)
        for (j=0;j<PAL_NC_WIDTH;j++)
            { tmpc=*(p);
              *(p)=*(p+2);
              *(p+2)=tmpc;
              p+=3;  }
/***轉(zhuǎn)換圖像數(shù)據(jù)格式，保存為jpg文件***/
    if (write_jpeg(fileName, img, 70, 0))www.51kaifa.com
        return -1;
┅
}

4.2  Web服務(wù)程序的設(shè)計

Web服務(wù)是通過http協(xié)議與客戶端通信，工作流程如圖2所示。http是一個請求、響應(yīng)協(xié)議，即客戶端發(fā)出一個請求，服務(wù)器端則響應(yīng)這個請求。http利用可靠的TCP協(xié)議連接，默認(rèn)使用80端口。目前市場上有許多Web 服務(wù)程序，但要將其移植到本系統(tǒng)中需要一定的工作量，所以可以設(shè)計一個簡單的Web服務(wù)程序。程序的主函數(shù)如下：

int main(int argc, char *argv[])
{┅
  /*設(shè)置信號處理句柄*/
  signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
  signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
   ┅
  /*建立TCP流SOCKET*/
  if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-i")) {
    fclose(stderr);
    HandleConnect(0);
    exit(0);
  }
  if((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1) {
    perror("Unable to obtain network");
    exit(1);
  }
  if((setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&true,
         sizeof(true))) == -1) {
    perror("setsockopt failed");
    exit(1);
  }
  server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
  server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
  server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  /*綁定監(jiān)聽端口*/
  if(bind(s, (struct sockaddr *)&server_sockaddr,
      sizeof(server_sockaddr)) == -1)  {
    perror("Unable to bind socket");
    exit(1);
  }
 /*設(shè)置允許客戶連接數(shù)*/
  if(listen(s, 8*3) == -1) {
    perror("Unable to listen");
    exit(4);
  }
/*偵聽客戶連接請求并進行處理*/
   while (1) {
    len = sizeof(ec);
    if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) {
      exit(5);
      close(s);
    }
    HandleConnect(fd);
 }

4.3 GPRS操作控制程序設(shè)計

GPRS操作程序主要任務(wù)是監(jiān)視手機短信，然后根據(jù)短信決定具體操作。程序主要利用GPRS的AT命令和SOCKET套接字來完成短信發(fā)送和圖片傳輸。GPRS操作程序主函數(shù)如下：
main()
{┅
    { /**根據(jù)條件拍照***/
    if(TakePicture==TRUE)
      { remove("1.jpg");
        rename("2.jpg","1.jpg");
        ┅
        rename("6.jpg","5.jpg");
        cap("6.jpg");
      }
 /**根據(jù)條件給手機發(fā)圖片***/
   if(SendPicture==TRUE)
        SendPicToMob("6.jpg");
}
┅
}

5 結(jié)束語

在樣機中，硬件由3部分組成，即：核心板、主板和GPRS模塊；引導(dǎo)使用vivi；操作系統(tǒng)采用linux2.6.0。系統(tǒng)經(jīng)過測試，效果較好。本文作者創(chuàng)新點是：利用GSM網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)控制遠程拍照，并將拍下的照片發(fā)布在Internet供用戶瀏覽。這種產(chǎn)品體積小、可靠性高、無需專人管理，非常適合于無人值守的環(huán)境。它將會有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻：
[1] 李軍華,尹文明.基于GPRS的大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2006,8:83-85.
[2] 朱華生,葉軍. 嵌入式系統(tǒng)IIC設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計與實現(xiàn)[J].微計算機信息,2006,（10-2）:120-123.
[3] 朱華生,胡凱利.基于Linux系統(tǒng)的HHARM9電機驅(qū)動程序設(shè)計[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報.2005,4:51-53.