“تتميز شبكة CDMA اللاسلكية بخصائص التغطية الواسعة والكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة.يمكن أن يصل معدل نقل البيانات لشبكة CDMA إلى 200 كيلو بايت / ثانية. تم إنشاء نظام مراقبة الفيديو عن بُعد المضمن هنا من خلال الاستفادة الكاملة من خصائص شبكة CDMA اللاسلكية التكنولوجيا والنظام المضمن. إنها مناسبة بشكل خاص للأماكن البعيدة أو البعيدة أو الأماكن التي لا توجد بها شروط نقل الشبكة التقليدية ، مثل أنظمة المراقبة بالفيديو للمركبة وتقاطعات المرور (المراقبة في الوقت الحقيقي للوحات الترخيص) ومراقبة أضواء الشوارع الحضرية.
“
المؤلف: وي وو ، لي شانجين
1 المقدمة
تتميز الشبكة اللاسلكية CDMA (الوصول المتعدد بتقسيم الشفرات) بخصائص التغطية الواسعة والكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة.يمكن أن يصل معدل نقل البيانات لشبكة CDMA إلى 200 كيلو بايت / ثانية.إن نظام مراقبة الفيديو عن بُعد المضمن الذي تم تطويره هنا هو الاستفادة الكاملة من CDMA تقنية الشبكة اللاسلكية والمدمجة يعد نظام نقل البيانات المبني وفقًا لخصائص النظام مناسبًا بشكل خاص للاستخدام في الأماكن البعيدة والبعيدة أو الأماكن التي لا توجد بها شروط نقل الشبكة التقليدية ، مثل أنظمة المراقبة بالفيديو للمركبة وتقاطعات حركة المرور (لوحة ترخيص في الوقت الفعلي المراقبة) ومراقبة مصابيح الشوارع الحضرية.
2 نظام لينكس المدمج
الأنظمة المضمنة تتمحور حول التطبيقات ، وتستند إلى تكنولوجيا الكمبيوتر ، ويمكن تصميم البرامج والأجهزة ، والتكيف مع أنظمة الكمبيوتر الخاصة ذات المتطلبات الصارمة بشأن الوظيفة والموثوقية والتكلفة والحجم واستهلاك الطاقة. في الوقت الحاضر ، الأنظمة المضمنة موجودة في كل مكان ، من يمكن العثور على الأنظمة المدمجة في السيارات ، وأفران الميكروويف المنزلية ، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي (المساعد الرقمي الشخصي) ، وأجهزة التلفزيون ، ومواقع إنتاج التحكم الصناعي ، والاتصالات ، والأدوات ، والعدادات ، والسيارات ، والسفن ، والطيران ، والفضاء ، والمعدات العسكرية ، والمنتجات الاستهلاكية.
لينكس نفسه ، كنظام سطح مكتب ، أكبر ميزة له هي أن الكود المصدري لنظام التشغيل مفتوح ويتبع بروتوكول GPL. تتبنى نواتها تصميمًا معياريًا يسهل قطعه ، ومناسب بشكل خاص لمتطلبات التصغير للأنظمة المدمجة. من البلاد.
المعالج المختار لنظام المراقبة هذا هو وحدة المعالجة المركزية ARM9 core CPU-S3C2410 المتوسطة إلى المتطورة من سامسونج. إنه يحتوي على MMU (وحدة إدارة الذاكرة) ، ويمكن أن يصل التردد الرئيسي إلى 203 ميجا هرتز. duck to water لتشغيل نظام Linux2.4 المضمن. يحافظ على خصائص التصغير ، وانخفاض استهلاك الطاقة وسهولة نقل الأنظمة المضمنة ، ويستفيد بالكامل من وظائف إدارة الذاكرة والملفات والخيط في نظام Linux ، مما يسهل إلى حد كبير تطوير البرامج وتحقيق وظائف تعدد المهام في البرامج.
3 هيكل نظام المراقبة
يمكن تقسيم نظام المراقبة عمومًا إلى نوعين: المراقبة في الوقت الحقيقي ومراقبة نمط التشغيل. يمكن تصميم طرق المراقبة المناسبة وفقًا لظروف محددة. إذا تم استخدام المراقبة في الوقت الفعلي ، فسوف تشغل المزيد من موارد الشبكة وتكون التكلفة نسبيًا عالية.تكلفة تشغيل وضع التشغيل مرتفعة نسبيًا. منخفضة ، يتم استخدام وضع التشغيل هنا ، ويظهر هيكل نظام المراقبة في الشكل 1.
عند حدوث موقف غير طبيعي ، يتم تشغيل محطة المراقبة لالتقاط الصور.في نفس الوقت ، تعمل وحدة التحكم المدمجة الداخلية ووحدة CDMA معًا لإكمال الوصول إلى الإنترنت (بما في ذلك الاتصال الهاتفي ، PPP ومعالجة بروتوكول CTP / IP ، إلخ. ) ، والتقاط الصور. يتم حزم بيانات الصورة الخاصة بمركز التحكم وإرسالها إلى مضيف مركز التحكم ، أو إرسالها إلى عنوان البريد الإلكتروني المحدد. بعد أن يقوم مضيف مركز التحكم بتسجيل الدخول إلى الإنترنت وتشغيل برنامج جانب الخادم ، يمكنه تصفح الصور المرسلة بواسطة نقطة المراقبة.
4 تصميم نظام الأجهزة
لتكون قادرًا على تشغيل نظام التشغيل بشكل صحيح ، يجب أن تشتمل الأجهزة على الأقل على وحدة المعالجة المركزية والذاكرة وتخزين الحالة الصلبة ، والناقل الداخلي للنظام والواجهات الطرفية. يظهر هيكل نظام الأجهزة المحدد في الشكل 2.
تحتوي وحدة المعالجة المركزية S3C2410 من سامسونج على 3 UART و 1 RTC وواجهة شاشة تعمل باللمس ، بالإضافة إلى ناقل I2C ومضيف USB وجهاز USB وواجهات أخرى ، والتي تلبي احتياجات النظام تمامًا ، وأداء التكلفة مرتفع جدًا ، اختيار جيد.
نظرًا لأن مساحة التخزين التي يشغلها نظام Linux المخصص صغيرة جدًا (فقط بضع ميجابايت) ، فإننا نختار Nor Flash كذاكرة الحالة الصلبة ، والنموذج هو E28F128J3A150 ، والسعة 16 ميجابايت. وهو يتبادل البيانات مع وحدة المعالجة المركزية من خلال ناقل بيانات 16 بت ، ويستخدم 8 ميغا بايت العلوي ، وقد فتحت المساحة (00800000H-00ffffffH) نظام تخزين ملفات jffs2 لتخزين ملفات تكوين النظام. SDRAM سعة 64 ميجابايت عبارة عن قطعتين من K4S561632C ، والتي تتبادل البيانات مع وحدة المعالجة المركزية من خلال ناقل بيانات 32 بت.
من خلال شريحة تحويل المستوى MAX3232C وشريحة الشبكة RTL8019 ، يتم تحويلها إلى واجهة RS-232 وواجهة إيثرنت ، ويتم توصيلها بجهاز كمبيوتر بكبل تسلسلي وكابل شبكة إيثرنت لتشكيل بيئة تطوير يمكن عبورها -تجميع وانتاج. يتم توصيله مباشرة بكاميرا USB من خلال واجهة USB Host المدمجة في وحدة المعالجة المركزية ، مع مراعاة متطلبات واجهة وحدة المراقبة والتحكم ، يتم تحديد كاميرا الأشعة تحت الحمراء مع واجهة USB1.1. يتصل مباشرة بوحدة مودم CDMA من خلال واجهة UART المدمجة على وحدة المعالجة المركزية ، ويتم تحديد وحدة DTGS-800 CDMA لشركة AnyData بسعر معتدل.
5 تصميم نظام البرمجيات
5.1 برمجة طرف التحكم
جوهر برمجيات التحكم الطرفية هو نظام التشغيل لينوكس المضمن. يعتمد تحقيق جميع الوظائف على نظام التشغيل Linux. كنظام سطح مكتب ، عندما يدخل Linux نفسه مجال أنظمة التشغيل المضمنة ، تشمل المشكلات التي يجب حلها بشكل أساسي دعم الأجهزة ، توفير ثانوي بيئة التطوير والتصغير (تقليل النواة) ، إلخ. الغرض من التصغير هو جعل النواة صغيرة قدر الإمكان مع تلبية الوظائف الأساسية لنظام التشغيل والاحتياجات المحددة للمستخدمين. نظام التشغيل ، فإن Linux kernel مسؤول بشكل أساسي عن إدارة البرنامج وتشغيله. الجدولة ، وإدارة الذاكرة ، ومحرك الأقراص المحيطية وإدارتها ، وما إلى ذلك نظرًا لأن نواة Linux تتبنى تصميمًا معياريًا ، يمكن تحميل العديد من الوحدات أو تفريغها بشكل مستقل ، لذا فإن التصغير هو أعد ترجمة نواة Linux ، وحدد بعناية الوحدات النمطية للوظائف التي يتطلبها الجهاز ، ويتم حذف الوظائف غير الضرورية. فقط برنامج تشغيل المنفذ التسلسلي ، وبرنامج تشغيل واجهة كاميرا USB (بما في ذلك مضيف USB ، و USB Core ، وجهاز USB) والاتصال الهاتفي تطبيقات الشبكة مطلوبة هنا ، كما يتم دعم شبكات PPP و TCP / IP. يمكن حذف البروتوكول والبروتوكول ، بحيث يتم تقليل النواة المطلوبة لتشغيل النظام بشكل كبير إلى أقل من 1 ميغا بايت.
تتضمن البرمجة المحددة رمز بدء تشغيل Bootloader ، وبرنامج تشغيل الجهاز (برنامج تشغيل واجهة كاميرا USB ، وبرنامج تشغيل المنفذ التسلسلي) ، والطلب الهاتفي ، ومعالجة بروتوكول PPP و TCP / IP ، والمراقبة ، والاستلام ، وبرامج التحكم في إعادة التوجيه. يظهر تدفق التحكم في الشكل 3.
أ) إعادة التعيين بعد تشغيل النظام.
ب) يقوم Bootloader بتهيئة وحدة المعالجة المركزية ، و SDRAM ، ويخصص مساحة العنوان ، وما إلى ذلك.
ج) يقوم Bootloader بفك ضغط الملف المضغوط لنواة Linux إلى SDRAM ، وينقل التحكم من Bootloader إلى Linux.
نواة Linux لديها خياران لتشغيلها. يمكن تشغيله مباشرة على ذاكرة الفلاش ، أو يمكن تحميله في الذاكرة للتشغيل. وضع تشغيل ذاكرة الفلاش هو برمجة الصورة القابلة للتنفيذ للنواة على ذاكرة فلاش. عند بدء تشغيل النظام ، تبدأ النواة في العمل من عنوان معين في ذاكرة الفلاش ، ثم تدخل SDRAM لمتابعة التشغيل. هذا يمكن أن يقلل النهج من متطلبات الذاكرة. في الواقع ، يتبنى العديد من الأنظمة المضمنة هذه الطريقة. تقوم طريقة تحميل الذاكرة بتخزين الملف المضغوط للنواة في ذاكرة فلاش. عند بدء تشغيل النظام ، يقوم تلقائيًا بقراءة الملف المضغوط ويفك ضغطه في الذاكرة ، ثم يبدأ في التنفيذ. هذه الطريقة معقدة نسبيًا ، لكن سرعة التشغيل أسرع ، هيا ، هذه هي الطريقة التي نقوم بها.
د) ابدأ تنفيذ التعليمات البرمجية في SDRAM ، تهيئة Linux kernel ، مكدس الإكمال ، تخصيص المقاطعات ، إلخ.
هـ) قم بتحميل وحدة برنامج تشغيل المنفذ التسلسلي ووحدة مشغل كاميرا USB لإكمال تهيئة المنفذ التسلسلي ومنفذ USB.
و) قم بتشغيل برنامج الطلب الهاتفي PPP للاتصال بالإنترنت من خلال شبكة CDMA. تمت كتابة حزمة PPP في نظام Linux خصيصًا لحل مشكلة الوصول إلى الإنترنت عبر الطلب الهاتفي للمودم ، وكود المصدر مفتوح. يستدعي برنامج up script بشكل أساسي pppd ويدردش بين هذين التطبيقين ويدرك تشغيل المودم من خلال أوامر AT.
حتى الآن ، تم إنشاء نظام مراقبة متكامل كامل من الحصول على الصور إلى نقل الصور ، ولكن كنظام تشغيل مضمن ، فهو مصمم لغرض خاص. يمكن أن يؤدي تشغيل برامج تطبيقات المستخدم المختلفة إلى تحقيق الوظائف المختلفة المطلوبة من قبل المستخدمين ، مما يجسد بوضوح مرونة الأنظمة المضمنة.
برنامج المستخدم الذي نقوم بتشغيله هو عملية حلقة لا نهائية. تنتظر محطة التحكم باستمرار طلب الصورة. بعد المقارنة والتعرف على وجود طلب ، تقوم وحدة المعالجة المركزية بتشغيل كاميرا USB للتحكم في الكاميرا لالتقاط الصور ، واستلام الصور وإرسالها إلى مركز التحكم ، أو من خلال بروتوكول SMTP ، أرسلها إلى عنوان البريد الإلكتروني المحدد لإكمال الطلب.
5.2 مركز التحكم
برمجة الخادم تتمثل الوظيفة الرئيسية لبرنامج جانب الخادم في تلقي وحفظ وإعادة عرض صور المراقبة المرسلة بواسطة الجهاز المضمن. يقوم مضيف مركز التحكم بتسجيل الدخول إلى الإنترنت من خلال الاتصال الهاتفي والوصول إلى الإنترنت بنطاق ترددي وما إلى ذلك. للتقدم بطلب للحصول على عنوان IP ثابت. اجعل عنوان IP (عنوان IP للإنترنت) الذي حصل عليه المضيف لتسجيل الدخول إلى الإنترنت دون تغيير في كل مرة. بعد أن يقوم المضيف بتسجيل الدخول إلى الإنترنت ، يمكن تشغيل البرنامج من جانب الخادم. يشتمل تصميم البرنامج من جانب الخادم بشكل أساسي على اتصالات الشبكة واستلام الصور وحفظ الصور وإعادة العرض الفوري.يمكن للمستخدمين بسهولة تصفح الصور المرسلة بواسطة جهاز التحكم من خلال هذا البرنامج. حل آخر هو عدم إعداد خادم مركز التحكم ، وإرسال الصور التي تم التقاطها بواسطة محطة التحكم مباشرة إلى عنوان البريد الإلكتروني المحدد.هذا الحل سهل الإدارة. يحتاج فقط إلى التحقق من البريد الإلكتروني بانتظام ومسح مساحة تخزين البريد الإلكتروني ، وتكلفة التشغيل منخفضة للغاية ، لكن الموثوقية ضعيفة.
6 الخلاصة
إن استخدام الشبكة اللاسلكية وتكنولوجيا المعلومات لابتكار مجال المراقبة التقليدي هو حاجة السوق ، وفي هذه العملية تلعب الأنظمة المضمنة بلا شك دورًا مهمًا نظرًا لصغر حجمها وقدراتها القوية في المعالجة ودعمها لخدمات الشبكة.