嵌入式無線視頻小車的設計與實現

劉洪波　鄭少偉　謝宇希　王金江　唐欽

摘要：隨著嵌入式技術的飛速發展，各種嵌入式產品已在生產生活當中得到廣泛應用。以S3C6410芯片為主控核心、以嵌入式Linux為操作系統、基于WIFI無線通信技術，在一定的空間環境中，建立點對點或多對點連接的局域網絡，從而實現以網頁為控制端的無線視頻小車。該小車具有低功耗、低成本、運用靈活等特點，可用于軍事偵查、環境探測及其它危險場所。

關鍵詞：S3C6410；Linux；WIFI；視頻小車

0引言

隨著嵌入式技術的飛速發展，各種嵌入式視頻監控產品廣泛應用于生產生活當中。目前，傳統的一些視頻監控設備受環境、布局等各種因素的影響，且體積龐大造成資源的浪費。采用無線視頻監控系統已成為主流。將傳統的視頻監控設備通過局域網WIFI搭載在可移動小車上實現無線視頻小車，從而克服傳統視頻監控的缺點，該小車具有體積小、低成本、低功耗的特點，主要應用于軍事偵查、環境探測及其它危險與惡劣場所。

1系統硬件結構

本系統主要包括服務器端與客戶端兩部分。服務器端主要采用S3C6410嵌入式微處理器為系統處理核心，在核心板上搭載攝像頭模塊和WIFI模塊，將小車的驅動模塊通過繼電器與核心板的I/O口相連，通過外接5V直流電源為小車及嵌入式核心板供電。客戶端主要是基于網頁控制，可以通過電腦、手機、平板等設備對服務端設備進行控制和瀏覽視頻。系統的硬件平臺結構圖如圖1所。

1.1小車驅動模塊電路

小車驅動模塊主要采用2塊L9110芯片分別控制小車前排左右2個電機。該驅動模塊通過四個電平輸入來控制兩個電機的正反轉，驅動板的工作電壓是+5V到+12V。驅動電平是+2.8V到+5V。電機驅動電路如圖2所示，通過一組信號線IA、IB分別控制一個電機的正轉與反轉，同理，通過另一組信號線控制另一個電機的正轉與反轉。將4根信號線分別接到ARM控制器的4個I/O口，ARM控制器通過高低電平控制4個繼電器，從而實現兩個電機的正、反轉實現小車的前進、后退及轉彎功能。

1.2攝像頭及WIFI模塊

為方便測試，攝像頭模塊采用中星微（zC301）UsB攝像頭，WIFI模塊采用EP-N8508 USB無線網卡。攝像頭及WIFI模塊都通過USB接口與ARM控制器相連。

2系統軟件模塊設計

本系統采用高效、穩定、開源的Linux操作系統作為控制的核心，所用的版本為2.6.38，交叉編譯版本為arm-Linux-gcc-4.5.1，該版本內核穩定且有豐富的外圍設備驅動。軟件模塊主要包括：安裝交叉編譯、編譯、裁剪內核、文件系統制作及代碼分析等工作。

2.1 Linux操作系統的移植

在Linux操作系統移植之前，首先安裝交叉編譯，交叉編譯即在一個平臺上編譯生成可在另一平臺運行的代碼。將準備好的交叉編譯壓縮包解壓到宿主機，設置好環境變量，重啟或注銷系統，在終端輸入arm-linux-gcc-v，如果顯示版本信息則交叉編譯安裝成功。然后將開源Linux源代碼包解壓到宿主機，在終端運行makemenuconfig進入圖形化內核配置主菜單對內核進行配置與裁剪，在配置的過程中選擇CPU，Nand Flash，USB攝像頭，GPIO驅動等，以確保攝像頭、WIFI、GPIO能正常使用。最后，執行make zImage生成內核鏡像，Linux內核定制完成。

將編譯出來的u-boot、Linux內核、文件系統通過SD卡或者網線燒寫到ARM核心模塊中，啟動核心模塊，Linux操作系統移植完成。

2.2 BOA服務器的移植

客戶端控制小車和視頻監控主要是通過網頁的實現，這就要求在ARM核心模塊中搭建服務器，從而實現客戶端與服務器端的通信。由于BOA服務器高效、體積小、支持CGI等優點，所以選擇在ARM核心板文件系統中搭建BOA服務器。

2.3視頻與小車控制

視頻監控部分采用mipg streamer視頻，mipgstreamer是一款免費基于IP地址的視頻流服務器，可以簡單快速的搭建好視頻監控部分。從官網上下載mipg-streamer，然后編譯并移植到ARM核心板文件系統中。

小車的控制主要是通過網頁傳送數據給服務器CGI程序，然后通過CGI程序控制電機的正、反轉，控制小車流程圖如圖3所示。程序開始后初始化I/O口驅動，等待網頁發送控制信號，收到控制信號后，CGI程序利用ioctl（）函數控制相應電機的正、反轉，從而達到控制小車的效果。

3測試

將無線視頻小車通過WIFI加入到局域網，通過電腦或者手機中的瀏覽器訪問小車服務器的ip地址，本無線視頻小車的訪問地址為192.168.1.230/test.html，圖4為手機端無線視頻小車的測試界面。

4結論

實驗研究表明本設計克服了傳統視頻監控設備受環境、布局等各種因素的影響，該系統設計成本低，經過測試，該無線視頻小車運行穩定、視頻在客戶端顯示流暢，經過進一步的完善與改進，可用于軍事偵查、環境探測及其它危險場所。endprint