嵌入式无线会议系统（精选八篇）
嵌入式无线会议系统 篇1
1 系统概述
该系统是由视频数据采集部分、数据发送部分、远程接收端3部分组成。系统工作的基本原理为:现场遥控小车监控摄像头采集监控现场的数据, 并传送给嵌入式处理器, 其中嵌入式系统装载在遥控小车上。处理器接收到数据后对数据进行处理, 包括对视频数据进行LCD显示, 通过GPRS模块发送, 远程接收服务端接收数据并对其进行还原, 远程接收端可以是连网的电脑、PDA等。接收端还可以远程遥控小车的位置。
2 系统硬件
系统主处理器采用三星公司的S3C2440A。S3C2440A的核心处理器是ARM920T的RISC处理器, 具有低功耗, 简单等优点。提供了一套完整的常用外围接口, 集成在芯片上的接口有:16KB的指令和数据Cache、AC97音频接口、LCD控制器、DMA控制器、摄像头接口、PWM定时器、MMC接口等。视频采集采用摄像头, 降低了设备的复杂度, 同时也降低了功耗和体积[1]。
摄像头采用目前通用的USB口即可, 可以直接与S3C2440A相连, 使结构简单实用。GPRS模块采用Sony Ericsson公司的GR47芯片。GR47是带有GSM/GPRS全套语音和数据功能的先进无线模块。其超小的体积——所有功能都集中在一块集成的芯片内 (仅50 x 33 x 7.2 mm) ;最简便的开发——内嵌TCP/IP协议栈, 使用户可以最大程度的缩短GPRS产品的研发周期。GR47是可以配置的, 使得外部输入、输出接口提供的外部控制应用更有效, 从而令GR47产品更适合M2M解决方案。嵌入式的控制器对于在报警、仪表采集和应用公布等群组应用区域是可以访问的 (当GR47 M2M功能包连接在一起时) [2]。
S3C2440A使用串口与GPRS模块相连。S3C2440A将数据传送给GPRS模块, GPRS模块接收到数据后, 将数据发送到GSM基站。分组数据经封装后, 通过GPRS网与网关进行通信。网关对数据进行处理, 再发送到因特网。
3 系统软件
软件设计主要包括Linux操作系统的移植、图像采集程序、与远程接收端的通信程序三大部分。软件流程图如图1所示。
3.1 Linux开发环境的建立
系统的软件设计是在嵌入式Linux操作系统上完成的。首先要做的就是把Linux操作系统移植到S3C2440A中[3]。
首先建立交叉编译环境。在电脑上进行交叉编译生成可执行的二进制代码, 然后把可执行文件通过JTAG接口下载到开发板上运行。选用交叉编译器和调试器cross_4.3.3.tar.gz, 用root身份登录Linux, 执行下列步骤:a.在/usr/local目录下新建arm目录:#mkdir/usr/local/arm。b.将交叉编译器cross_4.3.3.tar.gz复制到arm目录下, 进入arm目录进行解压:
#cd/usr/local/arm
#cp/cdrom/cross_4.3.3.tar.gz.tar.gz./
#tar jxvf cross_4.3.3.tar.gz.tar.gz
c.设置编译器路径, 使用命令export设置环境变量
#export PATH=/u Sr/local/arm/4.3.3/bin:$PATH
上述操作后, 就可以在电脑上开发ARM的应用程序。随后把动态库libdb-4.5.so拷贝到arm2440根目录的/lib库下, 这样就完成了嵌入式Linux的开发环境的建立。
3.2 图像采集程序
设计的图像采集及处理程序主要基于V4L2架构, V4L (Video for Linux) 是Linux下提供的一个音视频接口规范, 所有的音视频驱动编写都要用到这些接口。V4L从2.4.1.x的内核版本中开始出现, 设计使用的Video for Linux2 (简称V4L2) 是V4L的改进版, 修复了第一代中的部分BUG[4]。V4L2通过使用ioctl函数来实现视频设备的打开, 图像的采集处理, 图像的显示等。最后将应用程序V4L2.c交叉编译下载到S3C2440A中。
3.3 与远程接收端的通信程序
GR47模块共提供了3个串口, 其中最重要的是串口UART1。远程接收端通过该串口向GR47模块发送AT命令来对其进行控制和状态查询, 也可以通过该串口来实现数据的发送和接收及流量控制。GR47还提供了一个标准的SIM卡接口, 用户可以通过该接口直接和3V或5V的SIM卡进行连接, SIM卡安装在远程接收端, 而GR47会对其自动识别并进行读写操作。网络传输GPRS模块GR47有两种工作状态, 指令状态和数据状态。通过UART与GR47模块的UART通信, 送相关AT指令到GR47模块, 以控制GR47模块与因特网的连接。
建立GR47模块与Internet连接的步骤如下:a.为GPRS模块开通TCP/IP服务。发送指令“AT+CGD-CON T=1, IP, "CMNET"”, 正常情况下返回“OK”。b.分配固定虚拟IP地址。发送指令“AT*E2IPA=1, 1”, 正常情况下返回“OK”。c.查看IP地址。发送指令“AT*E2IP-I=0”, 正常情况下返回IP地址。d.通过TCP连接接收服务器。发送指令“AT*E2IPO=1, "xxx.xxx.xxx.xxx", xxxx”, 连接后返回“CON-NECT”。如果返回的是“ERROR”, 则必须重新发送。GR47模块初始化完成后, 监控系统就可以通过GPRS网络进行远程数据传输了。监控系统将视频数据通过GR47发送到中心, 由中心对这些数据进行处理。
结束语
在远程接收端, 可以清晰的接收视频数据, 同时, 根据需要实时的遥控小车, 以调整监控位置。测试表明, 该系统具有工作稳定, 灵活性大, 功耗低, 应用场合广泛等优点。
参考文献
[1]杨水清.ARM嵌入式Linux系统开发技术详解 (珍藏版) [M].北京:电子工业出版社, 2009.[1]杨水清.ARM嵌入式Linux系统开发技术详解 (珍藏版) [M].北京:电子工业出版社, 2009.
[2]杨刚, 龙海燕.嵌入式系统设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009.[2]杨刚, 龙海燕.嵌入式系统设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009.
[3]吕捷.GPRS技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2001.[3]吕捷.GPRS技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2001.
[4]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2008:3-9.[4]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2008:3-9.
嵌入式无线会议系统 篇2
【关键词】嵌入式系统；无线通信；存储芯片
1.嵌入式系统的相关问题
1.1嵌入式系统的定义
对于嵌入式系统最普遍认同的定义是：将应用作为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、成本、可靠性、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的操作系统实用性强、体积小、功能强、可定制、管理系统软件。近年来，嵌入式系统完成了从单一的非实时控制系统向多元的实时控制系统的转化，加之性能的不断完善，使它的运用范围更加广阔，例如，网络设备、信息电器、移动计算机设备、工控、医疗仪器等等。随着高新技术的不断发展和网络的普及，嵌入式系统必将朝着系统化和网络化的方向进一步发展。
1.2嵌入式系统设计所面临的挑战
通常情况下，简单的嵌入式系统并不需要用到嵌入式操作系统，例如单片控制等等。但是由于嵌入式系统复杂性的不断增加，操作系统必然会越来越重要，所以就需要对复杂的嵌入式软件系统实行更合理的控制。而对嵌入式实时操作系统有四个方面的要求，分别是实时性、系统可剪裁、轻量型网络支持、功能可扩展。嵌入式系统工业是专用计算机工业，将一切变得更为简单、方便、适用就是其需要达到的目的。本文主要研究的是嵌入式系统在无线通信技术中的应用。
2.本文研究目的
以目前的应用环境来看，有效利用无线通信技术来实现数据的无缝传输具有十分重要的意义，因为利用现有网络来实现大容量的数据通信环境的市场空间较大，需求量还很大，不仅在城市的无线通讯中应用广泛，尤其是在车载系统的无线通讯中嵌入式系统的运用已经得到人们的共识。虽然运用比较广泛，但在实际的操作中，还存在着数据大、传播速度慢、传播过程不稳定等问题，导致现有通讯方式的数据传输还存在着一定的阻碍。
随着高新技术的迅猛发展，交通越来越便捷，城市环境也日益复杂，城市中有的地方信号虽强，但是还存在干扰十分严重的问题。为了让车载系统中的无障碍数据通讯得到进一步的完善，本文对此提出了一种嵌入式无线数据通信系统的设计方案。
3.系统设计方案
因为嵌入式系统具有内核小、系统精简、专用性强的特点，所以通常需要专门的开发工具和运行环境。系统总体可以分为三个部分，分别是车载系统、嵌入式部分、后台部分。车载系统主要起到接收车内信息的作用，一般是通过发送天线的方式放出。嵌入式部分主要包括ARM芯片、接收天线、GPRS/CDMA模块、FLASH存储芯片。这个部分是系统实现的核心部分，比较关键，加之车载系统的环境相对复杂，所以车载信息是以地面设备的方式发送出来。后台部分则是包括后台服务器和Internet接入模块两个方面。
实施过程：将车载系统部分置于车上，道路和城市的关键节点处则需要置入嵌入式系统的硬件，这样一来就可以通过稳压电路而让整个网路的关键节点都能获取信息。后台部分需要置入在城市的监控中心，方便获取整个路网信息，通过充分利用Internet和GPRS网络的功能，让3G和4G实现无缝升级。
4.系统硬件与软件部分设计
4.1系统硬件
ARM芯片中ARM7内核、ARM9内核等为主流，其中由于ARM7内核拥有价格低廉、性价比高的优势而长期占据着垄断的地位。Flash存储芯片则具有低功耗、高密度、非易失性、可重复编程等方面的缺点，NOR Flash尺寸是NAND Flash尺寸的八倍，相对而言NAND Flash更适合于大容量数据存储的嵌入式系统。
根据上面所考虑的因素，本设计最终选用的是嵌入式系统是ARM7架构、LPC2220FBD芯片和16MNAND Flash存储器芯片K9F2808U0C存储介质为核心的架构。
GSM设备采用内置SIM300的工业级GPRS Modem。该产品内置有TCP/IP协议，对用户来说IP数据包的传输是透明的，对接口的设计进行了简化。而通信接口采用的是标准化的RS232接口，可以通过运用AT命令的方式来发起语音呼叫或是发送短信等功能。
4.2系统软件
可以说要保证嵌入式系统功能的实现，最关键的一点在于系统软件的实现。关于降低系统功耗这一点，嵌入式系统可以通过采用自动进入睡眠状态的方式来实现。而针对传输速度上的瓶颈问题，系统则是采用了分类法的方式进行解决。让所有的信息根据序号分配，通过实时、固定信息、可滞后信息的三种标准来讲信息划分为三个等级，其中值得注意的是传感、GPS的实时数据等相关的发送等级必须置于最高的位置，而图像和GIS等相关信息则在发送等级中置于较低的位置，接着在位置信息和车辆信息都完成传输工作后，最后再发送一些相对来说并不十分需要的信息。
取指令、译码、执行是ARM7的指令执行为的三个阶段。通常正常操作情况下，在执行一条指令的时候，后续的一个指令进行译码，而第三条指令则从存储器重选取指令。
流程分别是总初始化、端口的连接中断子程序、图片数据写入RAM、RAM写入FLASH、发送准备是让232收到connect_OK、232发送数据、清空FLASH。当这一系列的在读流程完成以后，LPC2220将K9F2808C中的数据分别送入SIM模块的RS232串口，这样就能实现数据的发送。
5.总结与展望
本文提出了是一种嵌入式的无线数据通信系统的设计方案，该方案具有数据稳定、传输量大等方面的优势，对实现车载系统的无线数据通讯起到了可实施性的作用。而设计中采用了两个串口的通讯方式，一个串口与GPRS模块进行通讯，另一个则是与无线接收模塊进行通讯，之后再将数据存于NAND FLASH中。因为采用这种方式使得其拥有数据存储时间长的优势，而且在实际的使用过程中数据的传输速度也得到了验证，这种数据通信方案还可以适用于城市道路系统的信息采集与传输等方面。
嵌入式系统的应用可以从军用和民用两方面来看，就军用嵌入式系统而言，其在实时性、小型化与规模化上发展到了一个崭新的阶段；而就民用方面来说，嵌入式系统的运用相当广泛，几乎遍布与现代生活的每一个方面，而嵌入式系统的产品主要集中在通信产品、信息家电、工业控制器、掌上电脑等领域。在不久的将来基于嵌入式的无线通信技术的市场也会变得越来越广阔。
【参考文献】
[1]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].清华人学出版社，2003.
[2]靳攀，张臻，吕斌斌.基于GPRS和嵌入式Linux的无线数据通信系统设计[M].子技术，2007，34（11）：3-105.
嵌入式无线电话报警系统设计 篇3
随着人们物质生活水平的提高和消费理念的转变,人们对家庭财产及家居安全重视程度也不断提高,进而增进了对家庭防盗报警器的需求。本文运用单片机控制技术、使用先进的SOC型单片机C8051F020[1]和射频无线通信技术,结合现有的传感器,开发出一种智能无线电话报警系统。
2 总体系统设计
鉴于“数据传输”的安全性,采用安防产品中通用的编码方式,充分考虑了与其它产品的兼容性,使用工作频率为315MHz。系统框图如图1。
2.1 系统工作原理
1)传感器低电平触发编码发射模块发射无线信号;2)接收解码模块正确解码输出高电平触发信号及数据码;3)多功能红外线电话报警器接收到触发信号和数据码,由单片机完成相应的操作。
2.2 设计要求
1)通过无线传输把各种传感器与报警主机连接起来;2)通过电话网能了解以及控制报警主的工作状态;3)报警主机能自动拨号抢线报警,能进行电话号码设置及修改;4)报警主机密码设置和密码校对。
2.3 总体设计
该无线电话报警器由单片机C8051F020构成主控部分,进行主要的信息处理,接收外部操作指令形成各种控制信号,并完成对于各种信息的记录;电话电路提供单片机与电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频DTMF识别。系统原理框图如图2所示。
工作原理:
1)当P1.4接高电平(+5V)同时P1.5接低电平时,主机允许报警;
2)当P1.4接低电平同时P1.5接高电平(+5V)时,主机写电话号码。电话线传送双音频信号,经MT8880向单片机申请中断,并读取D0-D3数据。
3)当用振铃单元检测到振铃信号,如果五次响铃后无人接,则由拨号驱动单元完成自动摘机;
4)当有触发信号时,由单片机通过地址译码控制MT8880完成拨号任务。
3 硬件系统设计
3.1 振铃信号检测电路
在电话线路未来铃流前,电话线路由电话交换机提供大约48V的直流电压。当用户被呼叫时,电话交换机发来铃流信号。振铃信号为25±3伏的正弦波,振铃以5秒为周期,即1秒送,4秒断。本电路检测铃流信号时,以五次铃响为准,即五次振铃后无人摘机,便由单片机控制自动模拟摘机。电路原理图如图3。
该电路主要由KA2148和TP521-1组成。双音频信号经R19限压,送至KA2418的8脚、1脚,振铃信号由7PIN输出,经C7、R4隔直,R5限流电阻输入至光电耦合器TP521-1。振铃信号通过光耦TP521-1的3脚输出,经过一个电阻和一个与门电路的整形输出到单片机的INT0/P3.2口,申请外部中断0,计数5次产生中断,P1.2置“1”,控制继电器模拟摘机,完成振铃音检测。
3.2 自动摘挂机电路
程控电话交换机对摘机的响应是电话线回路电流突然变大约30m A,就认为电话机已经摘机。该电路主要由一只三极管开关电路控制继电器的开关,继电器控制端接入电话线两端200Ω电阻。由单片机的P1.2口发送信号,三极管Q2、Q3和二极管D2控制继电器CJ1导通,从而完成自动模拟摘机过程。电路原理图如图4。
3.3 编码数据的无线发射和接收解码电路
1)无线发射单元
使用PT2262的4位(D0～D3)数据端引脚,预设的地址码和数据码都悬空(引脚未接电平),数据从17脚串行输出,送到发射头的输入端。由发射模块完成整形和ASK调制,最后由1/4波长天线发射。低电平触发信号由14脚输入,R5为振荡电阻,PT2262完成编码由17脚输出,经R3整形Q2放大,高频放大三极管Q1工作在开关状态,与L2完成调制并把信号经天线发射出去。电路原理图如图5。
编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的字节[2]。地址码必须与接收模块解码芯片PT2272编址相同,这样才能得到解码输出,报警主机才能进行正常工作;数据码可用于区分传感器类型。PT2262的14脚为低电平触发,触发信号由传感器提供。
2)无线接收单元
无线信号的接收采用“超外差接收模块”。该模块接收灵敏度达-103dBm,采用进口高性能无线遥控及数传专用集成电路RX3310A,并且采用316.8M谐振器,工作稳定可靠,适合比较恶劣的环境下全天候工作。解码输出采用台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗、低价位、通用编解码芯片PT2272L4。电路原理图如图6。
接收解码单元,完成高频无线信号检波出输出,并把检波出来的串行数据送到解码芯片PT2272的14脚,PT2272接收到信号后其地址码经过两次比较核对,VT(17脚)才输出高电平,送到单片机的P1.0,转入查询子程序,以读取D0～D3的数据码,得知报警传感器状态和报警类型。
3.4 DTMF双音频解码电路
要实现电话线远程通信,关键为DTMF收发电路。它将实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键数字信号识别等。用MT8880双音多频(DTMF)收发器与单片机结合,实现对信号的检测及DTMF信号的产生,并将DTMF信号送到电话线上。
DTMF(Dual Tone Multi Frequency)双音多频信号解码电路是目前在按键电话(固定电话、移动电话)、程控交换机及无线通信设备中广泛应用的集成电路。它包括DTMF发送器与DTMF接受器,前者主要应用于按键电话作双音频信号发送器,发送一组双音多频信号,实现音频拨号。双音多频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号,CCITT和我国国家标准都规定了电话键盘按键与双音多频信号的对应关系。
电话远程控制系统采用MITEL公司生产的MT8800 DTMF接受器作为DTMF信号的解码核心器件。MT8880主要用于程控交换机、遥控、无线通信及广播系统,实现DTMF信号的分离滤波和译码,输出16种频率组合的四位并行二进制码,并具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能,在设计MT8880 DTMF解码电路时,只需外加一些阻容元件即可。
DTMF解码电路如图7所示。
MT8880的1、2脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号,该双音多频信号先经其内部的滤波器滤除拨号音信号,后经前置放大送入双音频滤波器,将双音频信号按高、低音频信号分开,再经高、低频滤波器、幅度检测器送入输出译码电路,经数字运算后在其数据输出端(11～14脚)输出相对应的8421码。数据输出端Q4～Q1输出的四位并行二进制数据直接与单片机的P0.0～P0.3连接,MT8880在DTMF信号码变换完成后,由IRQ/CP端发送中断信号INT1,通知单片机数据准备好,进行读写操作。
4 软件系统设计
本设计是基于C8051F020单片机开发的,软件包括以下几部分:
1、触发信号检测
CPU进入工作状态,用查询方式对触发信号进行检测,检测到有信号时,对MT8880初始化,并完成自动摘机及拨打存贮的电话号码。
2、二进制数据码检测
选用四位二进制数据码,最多可以实现1对16的无线网络系统,即一台报警主机接收十六路信号,采用软件编程的方式以区分各路信号。
3、读写电话号码
由MT8880申请中断并读取电话号码数据写到存储器里;自动拨号时从存储器中读取电话号码。
4、读密码及校验
报警主机的密码存储在存储器中,远程控制报警主机时要求输入正确的密码。
5、解除报警
用户通过电话或手机拨打报警主机电话,振铃五次完成自动摘机并校验输入的密码正确后,自动解除报警主机的报警信号,否则保持原样。
5 结束语
本系统采用美国Silabs公司的SOC型单片机C8051F020作为主控芯片,使用现有电话网络,软件编程简单,系统经济、可靠如换接其他传感器,如火、温度、烟雾探测器,也可作为防火报警系统使用[3],具有较好的应用前景。
参考文献
[1]张迎新,雷文,姚静波.C8051F系列SOC单片机原理及应用[M].国防工业出版社,2005.
[2]史振国,王绍源.智能报警嵌入式系统设计[J].微计算机信息.2007,23,(6-2):6-7.
嵌入式无线会议系统 篇4
环境监测是针对某些特定环境下,例如室内、野外、动物栖息地等环境,需要监测的诸如温湿度、光强、气压和噪声等可以反映环境质量现状的环境参数而进行相关测试,以确定环境的质量并对其发展状况或变化趋势进行预测,从而能够准确、全面地反映某些特定环境下的质量现状,为当前的环境管理和治理与规划等提供令人信服的科学依据。在比较封闭场所中管理人员可以依据监测到的数据信息,很直观的了解平时容易忽略的信息,从而提早排除潜在的危害和对危险情况能做出及时的反应。
1系统总体设计
基于嵌入式的环境数据采集设计可以分为MSP430单片机数据采集模块、STM32单片机数据接收处理模块、上位机软件三大部分的设计。本设计的总体框图如图1所示。
1.1 子系统采集模块设计方案
MSP430单片机数据采集模块主要是控制AD及传感器采集周围环境的温度、湿度、光照强度、灰尘颗粒大小、有害气体浓度,噪声等环境数据,并将这些环境数据通过无线模块nRF24L01+ 传输至STM32模块。
1.2主系统数据处理模块设计方案
STM32模块主要实现接收来自上位机的控制命令,进而根据控制命令进行远程数据采集,同时发送控制命令给MSP430单片机模块,单片机开始采集数据并发送采集的数据给STM32数据接收模块,采集到数据后通过串口发送到上位机。
1.3无线通信模块的设计方案
无线模块采用现成的nRF24L01无线通信模块,该模块支持2.4GHz的全球开放ISM频段,最大发射功率为0dBm,最高传输速率2Mbps,低功耗,等待模式时电流消耗仅22uA,多频点(125个),满足多点通信及跳频通信需求,单片机通过SPI总线与无线模块通信。
1.4上位机软件设计方案
上位机软件的设计包括上位机软件界面的设计、底层代码的编写和计算机与下位机通信接口的选择。通过VisualStudio 2010编写的上位机软件,要想与基于单片机的硬件进行通信就必须先添加一个通信控件。Visual Studio 2010与单片机通信常用的控件为MSComm。该控件可以支持应用程序对串口的访问,MSComm使用起来非常的方便,可以实现PC机对串口数据的接受和发送。
2 系统工作原理
(1)系统通过PC机上的软件发送采集信号给数据采集系统,STM32根据该命令通过nRF24L01+ 无线向MSP430单片机发出采集数据信号,MSP430单片机开始采集噪声、灰尘,有害气体浓度、温度、湿度、光照强度,采集完成后发送给STM32模块。
(2)STM32接收到相应的环境数据后,进行数据处理,转换成易显示数据,通过串口模块,将数据包传给PC的上位机机软件。
(3)PC机软件接收到STM32发送的数据包,在软件界面上显示采集数据的状态,及相应的各数据的曲线,供用户查看;同时以TXT格式存储采集回来的数据供用户调取数据。
3上位机界面设计
本室内环境监测系统的上位机软件界面设计中采用了Visual Studio 2010作为软件的编写平台进行开发,而编程的语言则是采用了C++ 语言。C++ 语言是Microsoft公司开发的一种面向对象的简单编程语言。Visual Studio 2010开发的系统不但容易维护和升级,而且界面友好以及执行时速度快等一系列优点。本论文使用的是Visual Studio 2010集成环境下使用MFC编写可视化界面。
Visual Studio 2010是一款非常优秀的编程工具,因为Visual Studio 2010拥有大量Windows编程需要使用的函数和数据结构。MFC(Microsoft Foundation Class)是微软的基础库类。由MFC编写的可视化上位机界面,主要是借助Application Wizzard生成软件的框架代码,在再这个软件框架下进行自检的目标设计。按照一定的方式进行相关代码的添加,并将其各个模块函数进行必要的数据关联就可以实现自己的目标。同时消息映射也是MFC强大的功能,根据消息映射来添加必要的代码及函数,减少了上位机编写的时间和不必要的麻烦。
监控界面包括实时数据显示区、实时曲线显示区一级按钮区。实时数据显示区,它显示各个时刻的温度、湿度、光照强度、烟雾浓度和报警状态的实时数据,并附有采集的时间参数。实时数据显示区的报警处理模块主要实现报警信息的显示和烟雾浓度的报警值设置。当区域环境内烟雾浓度高于报警值时,系统发出报警,同时在列表中记录相关报警信息。实时曲线显示区,它显示的是各路参数数据的曲线变化趋势,可以直观的进行观察。按钮区,包括各路参数单独的开始、结束按钮,让它们对数据进行单独的采集,还包括总的开始、结束按钮,对六路参数指标进行同时采集。采集的数据除了显示在界面上外,同时还保存在 *.txt文件中,为了方便进行数据的处理和分析。
整个上位机软件系统的主要结构图如图4所示,按照功能上的区分,将这个软件体系分成了数据传输部分和数据库部分。数据传输主要是在软硬件中设置相同的协议,其核心是利用MSComm控件,通过RS232串口,来实现数据的传输的。数据库部分主要包括对实时数据的显示及存储,可视化界面如图2所示。
4 结语
嵌入式系统无线通信技术的设计分析 篇5
1嵌入式系统无线通信技术的设计分析
1.1设计目标
嵌入式系统无线通信技术的设计目标, 是指按照低消耗、高质量的要求, 开发无线通信系统, 构建可靠的嵌入式系统操作平台。嵌入式系统无线通信技术设计中, 采取QT制作方式, 同时在设计目标中提出QT界面主程序设计, 以便完善无线通信技术的应用过程。通信方式的设计目标, 必须按照无线传输的方式设计, 如:无线网卡, 符合嵌入式系统的规范要求, 根据设计目标, 实现技术功能。
1.2设计方案
嵌入式系统无线通信技术设计方案中, 突出了嵌入式系统平台操作简单、针对性强的特点。嵌入式系统无线通信的设计过程, 分析设计方案的内容, 如:无线通信技术设计内, 嵌入式系统最为关键, 按照实际的需求, 设计好嵌入的节点, 确保嵌入节点的双方, 均能获取稳定的通信信号, 期间要遵循低消耗、高质量的设计目标, 便于有效的开发无线通信, 注重无线传输设计目标的运用。根据设计目标, 分析设计方案如下:
(1) 嵌入式系统支持无线通信的RTP/RTCP协议以及RTP的参数设置;
(2) 在无线通信网内, 提供多用户通信的平台;
(3) 支持编码、解码工作, 系统内提前预留算法接口;
(4) 在实现Wi-Fi无线局域网通信的过程中, 支持有线的联网通信;
(5) 优化用户界面, 以图形界面位置, 降低用户通信设置的困难度。以城市监控为例, 分析嵌入式无线通信技术的设计方案, 无线通信运行期间, 利用嵌入式系统平台, 能够获取路网的全部信息, 再通过互联网和定位系统, 实现城市监控的全方位覆盖, 同时无缝升级3G与4G网络。
2嵌入式系统无线通信技术的软件设计
软件设计是嵌入式系统无线通信技术的关键, 规划好软件的设计, 有助于实现嵌入式系统无线通信技术的标准化运行。分析软件设计的内容, 如下:
2.1系统软件设计
系统软件设计, 能够保障嵌入式系统在无线通信技术中的稳定, 实现无线通信技术的多项功能。嵌入式系统软件设计的过程中, 还要考虑降低能耗的问题, 设计自动睡眠功能, 避免无线通信传输期间出现浪费。软件设计时, 结合无线通信系统的运行, 根据无线通信信号, 编制嵌入式系统软件的设计方案, 可以规划无线通信信息的等级, 辅助区分系统软件的设计内容。嵌入式系统无线通信的软件设计中, 在最高位置, 设计GPS、传感等功能, 保障无线通信的实时性特征, 进而维护高层工作的顺利进行。分析软件设计的两大主体, 分别为:
(1) 指令执行设计, 尤其是ARM7指令, 在无线通信技术正常运行时, 按照执行指令、指令译码、指令选取的方式进行, 注重指令的连接性;
(2) 软件的流程设计, 根据初始化、端口连接的要求, 规划FLASH、RAM、ROM的设计, 促使嵌入式系统平台, 能够准确的操作无线通信技术中的流程信息, 在每个软件串口, 都能保持流程信息的通畅, 杜绝发生信息丢失或遗漏的问题。
2.2操作系统设计
嵌入式无线通信的操作系统设计, 有效管理了系统内的运行资源, 营造可靠的运行环境。嵌入式操作系统, 通过相应的模块, 实现相对的功能, 避免无线通信系统设计过于复杂。例如:Linux操作系统, 提供多用户、多任务的运行条件, 可以进行分时操作处理, 表现出微内核的特点, Linux系统在嵌入式无线通信中, 支持功能扩展, 系统的源代码均是开放的, 可以根据无线通信技术的功能要求, 完善操作系统的程序, 随时都可融入新的功能, 嵌入式系统无线通信技术软件设计中, 之所以选择Linux系统, 是因为Linux系统具有强大的支持功能, 支持文件、协议、设备的应用, 拓宽无线通信技术的服务范围。除此以外, 嵌入式系统无线通信技术的操作系统, 还要配合用户应用程序, 根据用户应用程序提供的功能, 设计操作系统, 提高嵌入式系统软件设计的效率。
3嵌入式系统无线通信技术的实践应用
本文以敏捷开发为研究对象, 分析其在嵌入式系统无线通信技术中的实践应用。敏捷开发能跟你解决嵌入式系统无线通信技术设计中的各类问题, 尤其是上层问题, 因为敏捷开发可以应对快速的动态变化, 所以可以在根本上满足设计的需求。嵌入式系统无线通信网络技术设计, 其在敏捷开发应上, 还需采用环境测试的方法, 配合选择可用的开发工具, 保障软件开发的合理性, 敏捷开发期间, 找出限制嵌入式系统无线通信技术的因素, 排除技术设计的影响, 解决嵌入式无线通信技术需求中的各类问题。敏捷开发提供了动态的设计环境, 特别是在软件设计中, 利用动态环境, 降低嵌入式系统无线通信技术设计的风险, 保证设计功能的有效性, 表明敏捷开发在嵌入式无线通信设计内的实践状态。
4结束语
嵌入式系统无线通信技术的设计及软件应用, 完善了实践应用的状态, 重点突出了嵌入式系统在无线通信技术设计中的地位。无线通信技术设计中, 要提出可用的嵌入式系统方案, 充分发挥嵌入式系统的优势, 控制无线通信技术的过程, 进而应用到各个行业内, 提高无线通信技术的应用水平。
摘要：无线通信技术中, 嵌入式系统提供了操作的平台, 改善无线通信的环境。嵌入式系统无线通信技术的设计, 提高了通信的效率, 维护无线通信模块的可靠性。无线通信技术内, 以嵌入式系统为设计核心, 融入计算机体系, 保障无线通信的实用性, 强调嵌入式系统无线通信技术的规范性。本文重点分析嵌入式系统无线通信技术的设计。
关键词：嵌入式系统,无线通信,设计
参考文献
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嵌入式无线会议系统 篇6
随着3G移动通信技术的普及,移动的无线宽带成为可能。借助无线宽带连接,嵌入式Linux有了更大的应用空间。Hi3515是一款高性能的音视频编解码芯片,内置了H.264编码引擎,具有高速的音视频处理能力以及良好的编解码效果,特别适合于实时视频通信、数字图象监控等领域。Hi3515同时内置多种固态存贮介质的驱动接口,可以直接连接SD、USB类固态介质,轻松解决车载设备的存贮问题。在目前的视频压缩编码方面,H.264标准以其高编码效率、高质量以及超强信道适应性成为目前视频无线传输领域的主要格式和标准。本文正是基于Hi3515芯片的优越性能,结合H.264视频压缩编码技术,从系统实际应用角度出发设计了一套车载监视系统以实现对客车的运行状况和司乘人员的工作进行全过程监控和录像,防止司机违规操作,还可以在司乘人员与乘客发生纠纷时作为区分责任的证据,监督司乘人员树立公司良好形象,维护公司和乘客的利益。借助3G无线网络,管理人员和司乘人员能够实时了解客车的运行状态,给乘客提供更优质的服务,提升客运企业的竞争力。
1 系统的总体设计
本文提出的远程车载无线视频监控系统,基于WCDMA无线传输的视频监控系统,将车载视频终端安装在公交车上,利用WCDMA传输视频信号以及控制信息,视频资料可以同时在本地硬盘存储,方便检索查阅。
整个远程无线视频监控系统整体上由三部分组成,分别是视频采集编码终端、视频传输部分以及监控中心。视频采集编码终端负责视频数据的采集、编码、存储、车厢内VGA显示以及RTP(实时传送协议)封包的工作。封包后的视频数据通过3G无线网络传输模块发送出去,后端监控服务器通过接入Internet接收视频数据以及控制信息,然后对接受到的控制信息进行解析,根据结果对相关视频数据进行解码显示或者其他操作,从而达到实时监控的目的。本文提出的远程无线视频监控系统总体结构设计如图1所示。
2 系统详细设计
2.1 硬件平台以及操作系统的选择
监控系统的核心处理器选用的是通信多媒体处理器芯片Hi3515,它是基于ARM9处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器,处理器频率高达400MHz,能够满足车载视频终端的应用需求;200MHz的DDR2 SDRAM接口能够提供充足的数据处理带宽和能力;提供H.264编解码能力,编解码性能高达120fps,这是其他普通ARM9级别的芯片所不具备的。控制终端软件的核心是嵌入式Linux操作系统,所有功能的实现都基于Linux操作系统来完成。Linux系统具有内核小、效率高、源代码开放、微内核直接提供网络支持等优点,在ARM平台上应用已比较成熟。嵌入式Linux为开发成本低、性能高的监控终端提供了便利。对于本系统,软件主要包括三个层次:底层是BootLoader服务程序和基本外设驱动,它主要完成系统加载和ARM核心处理器的初始化配置;中间层主要是摄像头模块和无线网卡模块的驱动程序;上层是系统的应用程序,负责视频采集、压缩、编码,以及数据的RTP封包与传送。
2.2 视频采集终端设计
视频监控系统的采集终端主要由摄像头、Hi3515视频开发平台、存储硬盘、3G传输模块以及嵌入式程序等组成。系统由CCD摄像头采集模拟视频信号,输入视频开发平台的TW2865 芯片。TW2865采集一路CIF视频,转换成数字信号通过BT656接口输入到Hi3515处理器。Hi3515 收到视频数据,经过图像处理后,进行 H.264 编码。编码之后的数据可以以H.264文件的形式存储到终端的硬盘,同时把写文件时的缓存数据封装成IP流,通过 3G无线模块传输到网络上。为保证多任务之间对资源的竞争和共享,采用多进程算法和互斥量进行进程的控制,主进程主要负责管理、控制和协调所有的硬件设备,并且处理所有来自硬件的中断请求。同时,控制各子进程的打开与关闭,对压缩编码之后的码流数据进行存储、解码显示以及RTP封包等。此部分的主软件模块框架结构如图2所示。
Hi3515视频数据流采集编码流程大致过程主要是先初始化MPP视频缓冲区然后再初始化MPP系统,再配置启动输入视频设备,创建编码通道组和编码通道,编码通道需要注册到通道组并开启编码通道接收输入图像,之后就可以绑定vi到编码通道组开始接收采集的数字信息进行H.264编码。模拟信号的采集通过摄像头采集视频信号,以CVBS信号格式输入TW2865芯片,TW2865把视频信号转换成BT.656格式,转换的数字信号通过BT.656接口送给Hi3515芯片进行编码。流程如图3所示。
2.3 视频传输模块设计
无线网络传输模块采用的是联通的WCDMA的USB无线网卡,通过视频开发平台的USB接口进行连接,首先需要加载网卡驱动程序,并在嵌入式Linux系统下进行配置内核,使其支持PPP协议,之后移植pppd拨号软件,修改相关的拨号脚本实现拨号上网。
本系统在数据的发送部分采用开源代码JRTPLIB函数库提供的RTP协议栈来实现,最新的JRTPLIB对RFC3550的实现进行了封装。其中车载终端的任务是提供配置接口,完成频数据采集,并且与服务器端通信,发送视频数据。后台服务器端负责接收控制命令,解析命令,接收视频数据,反馈服务器状态等。
车载终端将采集到的视频信息流经压缩编码之后按照RTP数据传输协议的报文格式装入RTP报文的数据负载段,并配置RTP报文头部的时间戳、同步信息、序列号等参数封装到RTP 包内通过3G无线网络传送给后台监控端;同时接收来自后台监控端的RTCP包对QoS进行反馈控制。后台监控端主要是完成RTP包的解包。当其收到IP包后先分析RTP包头,判断版本、长度、负载类型等信息的有效性,更新缓冲区的RTP信息,如收到的字节数、视频帧数、包数、序列号数等信息;按照RTP时间戳和包序列号等进行信源同步,整理RTP包顺序,重构视频帧;最后根据负载类型标识进行解码,将数据放入缓存供解码器解码输出。并根据RTP包中的信息周期性回送包含反馈控制信息的RTCP包到车载终端。流程如图4所示。
本传输部分引入了QoS信息反馈机制。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,而是依靠RTCP提供这些服务。传输开始后,接收端根据RTP包中的信息周期性回送包含QoS反馈控制信息的RTCP包到数据发送端,以用来反馈监听服务质量和交换会话用户信息等功能, 并可以检测发送端和接收端数据的一致性。发送端在发送RTP包的同时会周期性地接收RTCP包,发送端利用这些QoS反馈控制信息动态地改变传输速率, 甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用, 能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化,因而特别适合传送实时数据。
2.4 后台服务器终端设计
后台服务器终端为管理监控平台,是监控系统实现人机交互的桥梁。它主要包括远程控制ARM终端、接收ARM终端反馈信息、解码H.264视频信息、视频的即时显示及回放。监控中心通过互联网接收视频数据,在接到RTP数据包后,首先解析包头,辨别ARM端发送的数据类型及获得视频属性信息。之后解码数据部分并显示视频信息,为保证即时显示时视频的流畅,使用双缓冲池,对数据信息进行乒乓式存储并交替放入解码器解码,最大限度地保障解码器的持续解码,进而确保了视频即时显示的流畅性。对ARM端控制信息则包含在反馈发送端的RTCP包中。
3 结 语
本文利用Hi3515实验开发平台,通过对Linux操作系统的移植,以及摄像头、USB、无线网卡等驱动的加载,利用3G无线网络,实现了车载视频终端与后台监控服务器之间进行数据传输的功能,达到了实时监控车厢内部视频的功能。开发过程中采用H.264 的编解码技术,以及RTP、RTCP的实时传输协议,增强了系统的稳定性与可靠性。
摘要：根据目前国内公交车载实时监控技术发展的现状,从应用的角度出发设计出一种基于3G网络和嵌入式技术的车载视频监控系统。将嵌入式技术、网络、视频压缩技术相结合,采用海思Hi3515为主控芯片,移植实时的嵌入式Linux操作系统,采用H.264视频压缩技术,通过3G无线网络对数据进行传输和管理。实验结果证实所提出的车载视频监控系统具有合理性和可行性。
关键词：Hi3515,3G,嵌入式,H.264,视频监控
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嵌入式无线会议系统 篇7
近年来,各种无线电考试作弊工具盛行,使用无线电设备进行考场作弊的现象上升趋势明显。此类活动正逐步呈现出集团化、网络化和产业化的特点,规模逐步扩大,尤其是在国家英语四六级考试、考研、成人高考等全国性大型考试中[1,2,3]。这是对考试公平性和公正性的公然挑衅。
目前针对无线电作弊采取的主要手段是干扰压制[4,5]。干扰压制的方法是针对一定的无线电频段进行盲干扰,阻止利用该频段进行作弊的可能。干扰压制方法的缺点是在屏蔽作弊信号的同时也导致考场附近一些正常通信的中断,同时它对盲干扰频段以外的作弊信号无能为力。
本文为了解决上述问题,提出了一种专门用于考试无线电防作弊场合的无线电对抗系统,通过对无线电频谱各个波段进行搜索扫描,对作弊信号进行识别、解调和监听,并根据需要施加干扰,同时搜集监测到的作弊信息汇总起来以便分析无线电作弊的规律。本系统是发现式监测干扰系统,因此它不会像干扰压制方法那样对考场附近正常的通信信号进行干扰。同时本系统是全频带的监测干扰系统,它能实现作弊信号的全频带干扰。本系统的监测子系统和干扰子系统是两个独立的系统,它们之间是主从关系,一个监测子系统可以控制多个干扰子系统。另外,本系统对作弊信息有存储、汇总和分析的功能,最终能形成报表供专人参考。总之,本系统是一个功能全面的无线电对抗系统,它能有效遏制无线电方式的考试作弊行为,维护考试的公正性。
2系统组成
本系统由监测子系统和干扰子系统组成。其中监测子系统为主控系统,放在考试楼宇内;干扰子系统为受控系统,放在考试楼宇外。监测子系统能够监测20MHz～1GHz范围内的无线电信号,并根据作弊信号的特征对其进行检测,记录和解调等,最后根据需要,将作弊信号的信息通过GSM(Global System of Mobile communication)网络发送给干扰子系统。干扰子系统针对不同的信号类型,实施不同方式的干扰;干扰子系统最多能同时干扰8组作弊信号,干扰覆盖范围为一个考点。
由图1可知,监测子系统包括射频模块、中频处理模块、基带处理模块、系统控制模块、数据存储模块、音频视频输出模块和对外通信模块。
由图2可知,干扰子系统包括GSM模块、微控模块、波形产生模块、倍频及波段选择模块、功率放大模块和干扰天线。
3监测子系统
监测子系统,包括射频模块、中频处理模块、基带处理模块、系统控制模块、数据存储模块、音频视频输出模块和对外通信模块。监测子系统负责对20MHz～1GHz范围内的无线电信号进行监测。监测子系统的电路原理图如图3所示。
射频模块采用的是二次下变频超外差接收机,它能够输出固定带宽、固定中心频率的中频信号。中频处理模块主要完成AD转换、数字下变频以及FFT等工作。基于FPGA和DSP,该模块实现了一路宽带处理通道和多路窄带通道。宽带信号处理通道用于快速扫描无线频谱,窄带处理信道用于监听和解调作弊信号。基带处理模块主要用于实现作弊信号的识别和解调[6,7,8]。另外,基带处理模块还能控制射频模块中接收机的扫描。数据存储模块采用的是64M Bytes Flash,主要用于存储背景频谱信息、作弊信息、干扰信息和作弊录音等。音频输出模块包括耳机口和扬声器,用来播放作弊信号。视频输出模块可以将检测到的频谱信息显示在液晶屏上,让操作者直观地感受有无作弊信号的存在。对外通信模块完成监测子系统与干扰子系统之间的通信。两个子系统之间通过GSM网络,以手机短信形式进行通信。
系统控制模块采用ARM开发板,操作系统为Windows CE。系统控制模块是监测子系统的核心模块,完成对整个子系统的控制。图4为系统控制模块的软件流程图。
(1)工作机理。
系统上电后,控制模块控制射频模块进行频谱的扫描,把得到的频谱数据和系统中的频谱模板进行对比,从中发现可疑信号,然后通知干扰子系统对其进行干扰。
(2)两种工作模式。
系统控制模块中有两种工作模式:全自动模式和人工干预模式。全自动模式下,频谱显示、可疑信号列表显示、可疑信号模式识别和可疑信号的干扰等功能自动完成,不需要人工操作。人工干预模式下,可以设置不同的扫描参数;可疑信号产生后,需要人工操作判断是否进行干扰。全自动模式适合所有人群进行操作,人工干预模式适合专业人员进行操作。
(3)背景信息的采集、存储和导入。
系统中的频谱模板是指正常状态下的频谱信息即背景信息。本系统能够实现采集背景信息的功能。系统工作时,把实时频谱和频谱模板进行比较就可以发现可疑信号。背景信息存储在Flash中,可以方便的导入到频谱模板中。
(4)扫描参数的设定、频谱图和可疑频点的动态显示。
全自动模式下扫描参数为固定值;在人工干预模式下可以灵活的设置扫描参数来进行频谱的监测。扫描完一次后,宽带频谱图动态更新一次。在扫描过程中,大于监测门限的信号被监测出来,形成可疑频点。可疑频点和背景信息模板进行比对,我们认为和背景信息频点相差很小的可疑信号为假可疑信号即为背景信息。排除了背景信息的可疑信号,我们认为是真正的可疑信号即作弊信号。可疑信号在软件界面中以列表形式动态显示。软件界面的部分截图如图5所示。
(5)可疑信号的模式识别。
全自动模式下,当可疑信号重复出现若干次时,软件就自动对可疑信号进行模式识别即识别信号的调制方式。人工干预模式下,我们手动操作进行模式识别。模式识别由基带处理模块完成。
(6)作弊信号的播放、录制和回放。
模式识别完成后,可以进行作弊信号的播放、录制和回放。播放由射频模块中的接收机完成。控制模块可以把作弊信号录制为WAV格式的音频文件,存储在Flash中,方便作弊信号的声音回放。
(7)作弊信息的统计分析。
控制模块可以把搜集的作弊信息存放于Flash中,必要时我们可以利用作弊信息得到需要的统计图表,例如作弊数量随频率的分布图、各个年份的作弊数量情况等等,以便分析作弊团伙主要利用的频率范围以及作弊现象的猖獗与否等。
4干扰子系统
干扰子系统包括GSM模块、微控模块、波形产生模块、倍频及波段选择模块、功率放大模块和干扰天线。干扰子系统可以对监测子系统发现的作弊信号实施特定的干扰,最多能同时干扰8组作弊信号,干扰覆盖范围为一个考点。工作原理:干扰子系统收到监测子系统通过GSM网络发来的作弊信息,然后经过内部频率合成器产生特定的波形[9,10],经过功率放大器,由干扰天线发送出干扰。干扰子系统的电路原理图如图6所示。
GSM模块通过GSM网络接收来自监测子系统的作弊信息。微控模块根据作弊的频点、功率等信息控制FPGA的工作,同时控制功率放大器的工作。波形产生模块为频率合成器,它接受微控模块控制生成所需频率的干扰信号。倍频及波段选择模块对频率进行2倍频或者4倍频,产生更大频率范围的干扰信号。功放模块用于对干扰信号进行功率放大,以便达到实施干扰的要求。功率放大模块要求能实现宽频带的功率放大,要求输出功率≥10W。
由于作弊信号发射源与考场距离远远大于干扰设备与考场的距离,而且一般作弊信号接收工具体积小且简陋,灵敏度很低,所以即使作弊信号的发射功率强于干扰功率,也可以有效的阻断作弊信号的传输。
5系统测试和实验效果
为了测试本系统的效果,我们进行了模拟实验。把监测子系统放在一栋楼内,把干扰子系统放在相邻的另一栋楼内。我们用对讲机模拟无线电作弊。操作人员甲模拟为考生,在监测子系统所在的教室内用对讲机接收语音作弊信息;操作人员乙模拟为考场外作弊分子,在考场外用对讲机向甲发送语音信息。对讲机频率选择为420MHz、450MHz和470MHz;对讲机发射功率分别选择为0.5W,2W和5W。测试距离(操作人员甲和乙之间的距离)选择为2m-1000m,因为1000m以外,对讲机接收信号效果明显下降,不方便测试,实际作弊时使用的距离也大概在1000m以内。实验现场模拟图如图7所示。
实验开始后,操作人员乙用对讲机向考场内发送语音答案。在考场内,操作人员甲通过对讲机能够清晰的听到语音答案。我们在监测子系统中马上看到了该作弊信号的频谱,监测子系统立刻通知干扰子系统施加干扰,数秒钟后,操作人员甲的对讲机里面只能听到噪声,说明我们施加的干扰成功压制了作弊信号的传输。具体的测试结果如表1所示。其中,纵坐标代表操作人员甲和乙之间的距离;横坐标代表对讲机的频率和发射功率;测试的结果是干扰的效果,分为优(完全听不到作弊信号)、良(能听到有噪声的作弊信号)和差(能听到清晰的作弊信号)三个等级。
从表1我们可以看出:对讲机的频率对干扰效果影响不大;对讲机发射功率越低即作弊信号发射功率越低,干扰效果越好;操作人员甲和乙距离越远,即作弊信号发射地点和接收地点距离越远,干扰效果越好。另外,操作人员乙发射信号后,监测子系统在3s内能发现这个信号;施加干扰后,操作人员甲用对讲机在7s内就能听到刺耳的干扰声。在模拟实验中,操作人员甲和乙距离越近,监测子系统越容易发现作弊信号;从信号频谱我们可以看出,操作人员乙用对讲机发出的信号即作弊信号,在比背景噪声高5dB以上时,能被监测子系统监测到。干扰子系统能同时施加8个不同频率的干扰,即能够同时干扰8组作弊信号。
这次实验证明,这种无线电对抗系统,在一个考点内,能起到监测并干扰作弊信号的效果。
6总结与展望
本文给出了一种专门用于考试无线电防作弊场合的无线电对抗系统,该系统由监测子系统和干扰子系统两部分组成,能监测考区无线电信号,发现可疑信号并实施干扰。在考试无线电作弊这块区域,目前监管存在很大空白,本系统在一定程度上遏制了无线电作弊现象,值得进行更大范围的推广。同时本系统还有很大的改进空间,值得笔者继续努力改进。
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嵌入式无线会议系统 篇8
近年来, 人们对社会安全和生产安全的意识逐步提高, 监控系统已经在交通、银行、医院、车间等领域被广泛应用, 传统的视频监控模式逐步被淘汰, 基于无线网络视频监控逐渐成为视频监控的主流[1]。传统的视频对讲系统, 线路传输数据信号较为稳定, 但传输的局限性大, 需要布线, 设备安装、维护较为麻烦;新型的的无线可视对讲系统, 已经解决了传统的弊病, 并且能及时地将数据传递到对方。在安防问题上, 为个别场所提供有效信息;在救援工作中, 为展开救援工作赢得了宝贵的时间。
一、系统设计部分
该可视对讲系统由两部分组成, 分别是硬件系统和软件系统两个部分组成。硬件系统是基础部分, 而软件部分则是起到主导性作用, 控制着硬件如何工作。
硬件设计。基于嵌入式的无线双向可视对讲系统设计方法是采用Samsung公司ARM11芯片S3C6410作为控制器。辅助增加wifi通信模块、音频采集模块、视频采集模块、以及音视频输出模块及各个模块接口电路等来完成该项系统功能, 对讲系统结构如图1所示。ARM11具有高主频、高集成度、片内资源丰富、低功耗等优点, 因此为高性能控制器的最佳选择[2]。
软件设计。软件设计基于linux系统, 包含开发编译环境的建立、内核的烧写以及应用程序的开发等三个部分。
配置开发、编译环境。首先配置开发环境, 本系统的开发环境是在物理机Windows 7操作系统下安装的Vmwere的虚拟机中安装linux实现的, 其中linux的操作系统版本为redhat 6.0。除此之外, 还需要在虚拟机配置一些网络服务, 例如设置tftp服务器, 关闭防火墙等等。其次是交叉编译工具环境的建立, (假设交叉编译工具箱链已经拷贝到linux系统下) , 进入解压后的交叉编译工具器的文件目录, 在其中设置环境变量, 编辑profile文件, 在末尾添加export PATH=$PATH:/usr/local/arm/4.3.2/bin (注:/usr/local/arm/4.3.2/bin该路径为交叉变异工具链的解压路径) , 然后重启linux系统, 开机后根据arm-linux-gcc-v命令查看相关的交叉编译工具链的是否安装成功。
Bootloader的移植。Bootloader芯片复位后为了引导内核的正常启动, u-boot为bootloader的一种方式。因此其作用相当于Windows操作系统下的BIOS。通过对u-boot的参数的配置, 可以达到修改启动时间, 开发板ip等目的;最后, 移植内核, 内核可以理解为操作系统, 需要在u-boot引导后, 将编译后的内核文件烧写到开发板上。
应用程序的开发。视频采集通过连接到TQ6410开发板的一个USB摄像头来完成。Video4Linux是Linux中视频设备的内核驱动标准, 它为视频设备的应用程序编程提供了一系列的API函数, 这会使得应用程序方便快捷的对摄像头等视频进行采集, 捕捉到视频数据。此后通过Video4Linux的API函数来控制摄像头, 将采集到YUV420格式的视频图像, 放入视频缓冲区中, 等待下一步处理。 (视频采集流程图如图2所示) 。
因采集完成的视频数据量非常大, 因此需要对其进行压缩编码, 以便能快速准确地将其传输[3]。视频到达另一控制器后, 对其进行解压, 还原压缩图像, 获得清晰图像。
二、系统应用
该双向可视对讲系统可用于电梯轿厢和主控室。主要由放置于电梯轿厢和主控室的多媒体信息屏构成, 平时在电梯轿厢内部的显示器可以显示广告视频、民俗民间文化、电梯信息、天气预告、新闻、资讯等等, 为乘坐电梯的用户提供方便。当电梯出现故障或者有需要的时候, 电梯轿厢和主控室之间可以进行双向可视对讲。电梯轿厢和电梯之间主控室是依靠无线局域网来完成通讯的。另外, 系统还具有录像功能以及检验、维保信息、维护等功能。
结语
随着科学技术的发展, 人们的生活水平不断提高, 人们对安防、营救等措施越来越重视, 无线双向可视对讲系统逐步被社会接受。在嵌入式系统的初始环境中, u-boot可以对应Windows系统下的BIOS, 两者均为引导操作系统正常启动;嵌入式的内核与Windows操作系统相当, 只有在硬件的基础上拥有操作系统, 应用软件才能在正在此平台上正常应用。因此需理解u-boot和内核之间的关系, 才能将其灵活的运用。同时, 采用无线模块, 不必担忧安装、维修等麻烦, 也便于移动。由此可以设计的产品可以楼宇自动化、油田油井、工厂车间与控制室等方面拥有不可估量的前景。
摘要：ARM具有运算速度快、体积小、功能可裁减、便于开发等优点, 因而由此开发的产品受到工业、军事、民用等各个领域青睐。本文介绍了基于嵌入式linux操作系统和S3C6410的嵌入式的开发平台进行产品软硬件的设计以及应用。本产品的设计思路是利用图像采集设备捕捉模拟数据, 通过A/D转换, 得到数字信号;再通过系统对视频信号进行压缩, 在无线网络中进行双通道的双向传播。
关键词：嵌入式,无线,可视对讲,S3S6410
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