基于3G手機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計

　　隨著3G網絡技術的快速發(fā)展以及3G手機各項功能的增強， 使得利用3G手機實現(xiàn)隨時隨地的視頻監(jiān)控已成為可能。而嵌入式技術作為當今IT業(yè)的熱門技術，各種嵌入式芯片如DSP, ARM, SOC 等被廣泛應用于數(shù)碼、安防、交通信號采集、遠程醫(yī)療等領域，可以預見未來便攜式多功能的個人醫(yī)療數(shù)字服務終端會像手機一樣普及，用戶可以隨時隨地地將自己重要的生理信息實時、準確、快速地傳送到遠程醫(yī)療中心或家庭護理專家處，從而得到醫(yī)生的專業(yè)建議和指導，實現(xiàn)遠程醫(yī)療監(jiān)護的應用。本文設計一種基于ARM9芯片的3G手機嵌入式視頻采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)與一般的視頻采集系統(tǒng)相比，具有體積小、能耗低、更新維護方便、開發(fā)難度低等特點。

　　1  系統(tǒng)硬件結構

　　本系統(tǒng)的硬件平臺實物如圖1, 鑒于系統(tǒng)的可靠性、可擴展性、可維護性， 本系統(tǒng)采用模塊化的設計原則， 整個系統(tǒng)的視頻采集系統(tǒng)硬件由3 個部分構成。

圖1  硬件平臺實物

　　1. 1  微系統(tǒng)核心模塊

　　該模塊是由嵌入式微處理器S3C2440A, NANDFALSH 接口電路、SDRAM 接口電路和總線接口電路組成。S3C2440 是三星公司基于ARM920T 內核的32 位RISC 微處理器芯片， 為手持設備及一般類型的應用提供低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。采用了新的總線架構AMBA, 其內核還實現(xiàn)了MMU, Har vard 高速緩沖體系結構。另外其加強的ARM 體系結構MMU 支持WinCE, Linux 和EPOC32等操作系統(tǒng)[ 9] , 支持ARM 調制體系結構， 支持從NAND FLA SH 存儲器啟動。而且， 它還集成了豐富的片上功能， 如LCD 控制器、UART 接口、USB 主從接口、I2C 接口、CAM IF 單元等。

　　SDRAM 雖掉電不能保存數(shù)據(jù)， 但它有非常高的讀寫速度， 故適合主程序的運行。本系統(tǒng)采用2 片32 MB型號為HY57V561620 的芯片級聯(lián)構成64 MB 的SDRAM 存儲器， 該芯片的內部存儲結構是4 Banks&TImes;4M&TImes;16 b, 共4 個Bank。NAND FLASH 存儲系統(tǒng)采用三星公司的K9F1208U0M 芯片， 存儲容量為64M&TImes; 8 b。核心模塊與外設控制模塊的接口連接由總線接口實現(xiàn)。

　　1. 2  視頻采集模塊

　　該模塊采用Micro2440 開發(fā)板自帶的CMOS 攝像頭接口， 直接使用友善之臂提供的CAM130 攝像頭模塊， 該模塊由一個130 萬像素的CMOS 圖像傳感器OV9650 及其接口電路、電源電路組成。選擇CMOS傳感器是因為它有集成度高、體積小、功耗低、編程方便、易于控制、成本低等優(yōu)點， 并且該類型的傳感器正向低噪聲和高靈敏度等方向發(fā)展， 故CMOS 傳感器是目前低像素圖像采集系統(tǒng)的最佳選擇。接口電路將圖像信號進行A/ D 轉換和處理， 傳送到處理器的CAM IF。

　　微系統(tǒng)核心模塊通過I2C 串行總線實現(xiàn)對傳感器的控制。電源電路由電源轉換芯片A S1117 為攝像頭提供1. 8 V 和2. 8 V 電壓， 其中2. 8 V 電壓是通過可調壓芯片分壓得到（ 即為圖2 中的VDD_CAM） 。該模塊的供電電壓為3. 3 V, 與微系統(tǒng)核心模塊的供電電壓是一致的， 無需另外單獨提供。

　　1. 3  外設控制模塊

　　該模塊由LCD 與觸摸屏接口電路、JTA G 調試接口電路、U SB 主從口電路、復位電路、電源電路、RS 232串口電路等構成。LCD 與觸摸屏接口電路用于顯示應用程序編寫完成后采集的視頻數(shù)據(jù)、接受用戶的外部控制命令等， 起到人機接口的作用。JAT G 調試接口提供硬件調試的功能， 它遵循IEEE 11491 標準， 利用邊界掃描技術， 通過邊界掃描鏈實現(xiàn)對芯片輸入輸出信號的觀察控制。JATG 在本系統(tǒng)中的一個重要功能就是將引導加載程序Boot loader 燒寫進開發(fā)板， 用于進一步的內核加載。USB 主口用于外接U 盤、移動硬盤和鼠標等支持U SB 總線接口的設備， 可以擴展存儲空間。

　　USB 從口則用于向系統(tǒng)燒寫WinCE 內核文件以及系統(tǒng)與PC 機之間的通信。復位電路采用既有電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)保護又有看門狗作用的專門復位芯片MAX811來保證系統(tǒng)出現(xiàn)異常時能可靠復位。RS 232 用于通過超級終端或DNW 工具查看Bo ot loader 程序啟動的情況以及擴展串口通信功能。該處的電源電路提供5 V（ 為整個系統(tǒng)提供外部電源） 、3. 3 V（ 核心模塊、外設控制、圖像采集模塊供電） 和1. 3 V（ 核心模塊供電） 。