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1、基于DM365的便携监控系统设计随着人们安全意识的日益提高,监控设备的需求量也逐步增加,越 来越多的场合需要使用嵌入式监控设备来进行数据记录和安全保障. 采用嵌入式监控设备，可以代替肉眼，实现全面、安全、稳定的监控. 便携嵌入式监控设备属于嵌入式监控设备中特殊的一类，设备体积小、 重量轻，具有随身携带、工作快速、安全稳定、长时间续航等特点. 该设备多用于记录执法过程、突发交通事件等，以便得到及时、可靠 的现场证据，既避免了传统监控设备难以随身携带、具有监控死角的 问题,又避免了由于缺乏足够的现场证据而出现误判的情况.基于便 携嵌入式设备的特点，为其配备高效的通信技术可以增强设备的实际 应用价值
2、.因此,基于tms320dm365($16. 9500)的便携监控系统解决 方案具有一定实际意义.1硬件设计1.1 硬件设备概述嵌入式设备具有基本的硬件体系,大致包括以下3类组成部件：核心部件:微处理器、时钟电路.主要部件:存储器件、测试通道器件、人机接口部件、通信接 口部件.基础部件：电源供电电路、电路监控电路、复位电路、电磁兼 容与干扰抑制emc/emi电路等.便携嵌入式监控设备选择硬件时，要考虑到处理核心的运算能力 是否满足高清音频与视频的采集、处理需求；存储设备是否有足够空 间容纳数据量较大的高清音频、视频数据;通信设备能否实现数字信 号的高速、稳定、安全传输.满足上述功能的同时，因为
3、便携嵌入式 监控设备的特殊性,要尽量选择功耗较低的硬件设备,并且在满足基 本需求后,应对其他设备进行裁剪，例如显示/打印设备、键盘输入设 备等.1.2 硬件设备设计方案德州仪器公司的tms320dm365（以下简称dm365）具有较快的运算 速度,在编码时可以使用协处理器进行加速,且支持大容量存储介质 等特点,在功能上足以满足监控设备的需求.同时,其外围电路设计简 单,可以很大程度上缩小设备尺寸;处理核心为arm内核,功耗相对较 低；内存使用低功耗和小体积的mddr作为内存模块;选用microsd卡 作为存储设备,用其代替nandflash来存储系统及应用程序;通信使 用usb接口和wifi模
4、块;视频采集使用aptina公司的ar0330模块. 硬件设计框图如图1所示.2软件设计2.1软件架构设计linux系统是一种基于硬件设备的类Unix操作系统,包含硬件驱 动、电源管理、文件系统以及线程管理等模块，提供基本的系统调 用.linux提供符合posix标准的c/c+运行库，基于dm365硬件设备, 需要使用ubl和uboot来引导启动linux系统,应用软件基于此系统 设计.系统结构图如图2所示.便携监控系统应用软件建立在基本linux系统上,包括主线程以 及4个主要子线程，分别用于视频处理、音频处理、通信管理以及设 备管理.软件运行的流程图如图3所示.2. 2音频/视频采集、编码
5、与存储设计音频使用dm365处理器自带的音频采集方式,编码采用aac压缩 方式，使用了全新的算法进行编码,具有更高的性价比.利用aac格式, 可使声音质量没有明显降低的前提下，体积更小.在软件实现过程中， 使用ti公司结合linux系统设计的api函数;使用drv_audioopen() 与drv_audioread()函数实现音频硬件的初始化与读入数据；使用 alg_audencrun()函数进行音频的aac编码,并编写程序，实现编码后 的数据存储.在上述过程中，需要对api函数进行参数配置.处理流程 如图4所示.视频的采集是通过i2c接口的图像传感器ar0330读入视频流信 息,经过片载i
6、sp进行自动白平衡,每次读入1帧图像,然后进行图像 编码并保存.视频编码采用jpeg方式,封装为.jpg图片文件进行存 储.使用drv_capturestart ()函数实现摄像头的初始化操作；调用 alg_aewbrun ()函数进行自动曝光与自动白平衡;使用 drv_ipipegetrszbuf ()函数读入1帧图像;将数据传入 snapshotframedataex ()函数,进行jpeg编码.程序会启动存储线程 将编码后的文件保存在存储设备中，然后启动上传线程,将图像上传 至客户端.视频处理序列图如图5所示.2. 3通信方案设计本方案使用基于wifi技术的无线传输方式作为基础媒介,利用
7、软 件实现基于tcp/ip协议的socket传输策略,在保证传输速度的同时, 也保证了数据传输的稳定性和安全性.实现无线网络接入点(ap)的架 设，使其他设备(诸如计算机、手机、平板电脑等)可以通过wpa2加 密方式连接到便携监控设备,在保证足够安全性的同时实现数据的交 换.在实现ap的架设后,通过软件实现socket服务器，保证传输功能 的完整实现.建立连接以后，使用单独的线程完成监控设备与客户端 设备的数据通信.在该线程中，实现实时监控数据的上传与接收客户端发来的控制 指令并执行的功能.通信线程序列图如图6所示.2. 4系统运行方案设计在监控系统运行过程中，微处理器、存储设备以及其他必要电
8、路 必须保持时刻供电状态,其他设备则可以依据使用情况进行电源通断 的管理.因此,为了更好地控制功耗,需要在软件上对视频采集设备和 通信设备进行电源管理.对于视频采集设备而言，在便携监控设备运行过程中使用每秒拍 照3次的运行方式，既可以保证监控的连续性,又可以控制视频采集 设备以及图像编码器的功耗.在需要进行拍照时,启动视频采集设备 和图像编码加速器,进行图像采集与编码.当3次拍照结束后，暂停视 频采集设备,并关闭图像编码加速器的电源.本设计的图像采集速度 为30fps,因此以上过程可以使得系统90%的时间处于低功耗状态,从 而在很大程度上降低了系统的平均功耗.对于通信设备而言，使用wifi模块
9、进行数据通信.在系统不需要 对外发送数据时,通过软件使Wifi设备的驱动处于卸载状态，此时 wifi设备的功耗很低.当需要进行数据通信时,加载wifi设备的驱 动以实现数据传输.传输完毕后,可关闭Wifi功能,卸载驱动，使 wifi设备恢复到低功耗状态.2. 5android手机端方案设计本文使用基于android系统的手机软件作为客户端软件,其与便 携监控系统进行通信,实现监控画面的实时显示与存储,并对其进行 控制.因此需要对socket通信、图片显示与存储、本地文件写入与 读取以及界面绘制、线程操作等进行设计.实现的具体功能有:通 过ip地址与端口号连接便携监控设备上的服务器;接收并实时显
10、 示监控画面,可选择本地存储收到的图片;对服务器的ap参数、系 统时间进行配置,并保存配置信息;控制监控系统对监控画面的存 储,查询可用空间,格式化监控系统的存储区域.客户端软件与便携监控设备上的服务器通过socket进行通信,并 实现上述功能,因此需要建立简单的通信协议.对于不同操作定义不 同命令控制字,命令控制字占用4个字节.服务器接收到命令控制字 后,对其合法性进行判断,并根据预设的对应功能进行执行.客户端通 过接收并判断服务器端返回的命令控制字来进行下一步操作.设计并实现了便携监控系统的硬件设备,并对软件方案进行了测 试.实验结果表明,本文提出的基于dm365的便携监控系统解决方案 可以有效减小硬件体积,并降低功耗.通过与其他便携设备的交互,提 高了设备的灵活性与可用件.
