摘要；通過對現(xiàn)有車載視頻監(jiān)控終端的改進(jìn)研究，提出了新型車載視頻監(jiān)控終端的硬件設(shè)計思路及軟件設(shè)計方案；給出了硬件控制處理器技術(shù)開發(fā)設(shè)計、視頻編解碼模塊功能設(shè)計和無線傳輸模塊應(yīng)用功能的設(shè)計思路；實現(xiàn)了在車載視頻監(jiān)控操作系統(tǒng)管理下主要軟件模塊的功能，分析了其開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：車載終端；ARM；Windows CE

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）04-0880-03

Vehicle Video Monitoring Terminal Designed Based on the Windos CE

PENG Rui

（Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065，China）

Abstract： By improvement of the existing vehicle video surveillance termina，we proprsr the new vehicle video surveillance termina.Gives hardware control processor technology development and design，video codec module functional design and wireless transmission module application functionality design ideas.Achieved in under the car video surveillance operating system management all function of the major software modules，analyzed the development of key technology.

Key words： Wireless communication； Vehicle terminal； ARM ； Windows CE

當(dāng)今的交通領(lǐng)域結(jié)合個人通信、GPS、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，形成了智能交通系統(tǒng)ITS（Intelligent Traffic Systems）[1]。所謂智能交通系統(tǒng)就是利用現(xiàn)代高新技術(shù)對已有的的交通設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到提高道路利用率，減少車輛行駛時間，增加車輛和行人的安全性等目的。因此本文設(shè)計的視頻監(jiān)控終端可用于收集和傳遞路的狀況信息（如車流量、路口擁堵、車禍情況等），這些信息能讓車載系統(tǒng)獲得關(guān)于道路及交通環(huán)境的信息，并通過現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)傳遞至后臺終端，這樣有利于提高道路的通行能力，改善道路擁堵情況，也可以減少車禍的發(fā)生，保護(hù)公民的人生安全。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

硬件設(shè)計思路

我們把車載視頻監(jiān)控終端安裝在受控車輛上，讓其執(zhí)行信息采集、信息傳送、信息接收、信息處理和車內(nèi)控制等任務(wù)，它的硬件主要由LCD模塊，電源模塊，USB接口模塊 ，存儲器模塊，處理器模塊，視頻采集模塊，網(wǎng)絡(luò)接口模塊等組成，系統(tǒng)的整體框架設(shè)計如圖1所示。

1.1 終端設(shè)備的控制器

我們采用先進(jìn)的嵌入式ARM微處理器S5PC100芯片作為車載監(jiān)控終端的主控器件，它采用 64位內(nèi)部總線構(gòu)架，包括動態(tài)視頻處理，顯示控制和縮放等強(qiáng)大的硬件加速器，并支持不止一種格式的硬件編解碼，如：MPEF-1/2/4、H263/H264、CV-1、DivX。其硬件加速功能不僅可以實現(xiàn)實時的模擬電視輸出和視頻會議，同時還支持NTSC和PAL模式的HDMI。它提供多種硬件資源，如： 24bit LCD接口、TVout接口、4 路串口、SD卡接口、SPI、100M網(wǎng)口、Camera輸入接口、USB2.0-OTG接口，USB Host接口、音頻輸入輸出接口、按鍵接口、I2C接口等，具有較豐富外設(shè)和較高的主頻，當(dāng)嵌入式系統(tǒng)要求較高性能和處理能力時，此芯片可以適用。

采用內(nèi)置于S5PC100芯片中的FIMV-MFC4.0視頻編/解碼器。它支持MPEG（SP/ASP）/H.263（Profile3）/H.264（BP/MP/HP）編碼和解碼，由視頻流處理器（VSP）、視頻微塊處理器（VME）組成。

1.2 圖像傳輸模塊

該部分由外接的無線網(wǎng)卡來實現(xiàn)。無線網(wǎng)卡可與S5PC100集成的USB Host接口直接相連，工作在2.4 GHz的ISM頻段，采用直接序列擴(kuò)頻通信方式，遵從802.11g協(xié)議，傳輸速度可達(dá)54Mbps。本系統(tǒng)通過開發(fā)板和主機(jī)之間的無線網(wǎng)卡構(gòu)建無線局域網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)點對點的無縫連接，用戶通過此無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)文件傳輸、視頻通信等應(yīng)用。

2 車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

本部分主要敘述圖 1中用于數(shù)據(jù)采集和通信的嵌人式計算 機(jī)系統(tǒng)中的軟件設(shè)計方法。嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部 分，即操作系統(tǒng)定制和應(yīng)用軟件設(shè)計。嵌入式操作系統(tǒng)選用 Windos CE；應(yīng)用程序則使用 Visual Studio 2005進(jìn)行開發(fā) 。軟件設(shè)計主要任務(wù)是通過程序?qū)Ω饔布K進(jìn)行控制，以實現(xiàn)采集、編解碼、無線發(fā)送等操作。

系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1軟件平臺

本方案采用Win CE作為嵌入式操作系統(tǒng) 。 Win CE是微軟公司專門為信息設(shè)備 、 移動應(yīng)用 、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域而開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)。它包括如下幾個模塊：內(nèi)核模塊、設(shè)備管理模塊、文件系統(tǒng)模塊 、圖形及窗口事件模塊、網(wǎng)絡(luò)及通信模塊、設(shè)備驅(qū)動模塊和0AL模塊等，圖2是整個系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

2.2 應(yīng)用軟件設(shè)計

軟件設(shè)計采用Visual Studio 2005，基于高效簡潔的Microsoft Foundation Class類庫方式以提高軟件編寫效率。軟件設(shè)計任務(wù)包含三方面內(nèi)容：攝像頭控制程序、編碼器控制程序、無線網(wǎng)卡控制程序。

2.2.1 視頻錄入

攝像頭工作基本流程如圖3所示。

capInitCamera（） 用來初始化視頻設(shè)備，并獲取當(dāng)前可用的視頻設(shè)備數(shù)目；

capSetVideoFormat（） 設(shè)置視頻格式和分辨率；

capGrabFrsme（） 從驅(qū)動中抓取1幀圖像，并存儲在緩存lpFrameBuffer中；

capGetLastJpeg（） 將抓取的MJPEG格式的圖像轉(zhuǎn)換成JPEG格式，送到無線發(fā)送模塊；

capCloseCamera（） 關(guān)閉視頻設(shè)備。

2.2.2 編/解碼器

視頻比特流經(jīng)由處理器內(nèi)部64位的AXI總線，被DMA（直接內(nèi)存訪問）模塊送入VSP。VSP主要功能為讀取比特流中的基本語法單元并通過熵函數(shù)對其進(jìn)行分析測算。VSP模塊中內(nèi)嵌一個ARM7處理器，支持通過時分復(fù)用方式同時處理兩路不同標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)據(jù)流。VME中的各個模塊處理視頻流中的亮度與色度信息，完成具體的編解碼過程。VME與外部存儲器之間的數(shù)據(jù)接口仍然通過64位AXI總線實現(xiàn)

麥克風(fēng)設(shè)備會對音頻信號進(jìn)行采集，然后經(jīng)由音頻輸入接口傳遞至處理器進(jìn)行PCM編碼，NYwQ7R+lI0mzZKUaDCkElnFRqv7sIw6B2ouOYSTR5OY=數(shù)字化處理過后的音頻信號會經(jīng)由IIS總線傳遞至ARM處理器，然后由CAT模塊對其進(jìn)行編碼壓縮。前端攝像頭采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過視頻輸入接口傳遞至編解碼芯片中進(jìn)行解碼工作。解碼后的視頻傳遞至主控芯片，然后經(jīng)由H.264[4]硬件編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮編碼。

2.2.3網(wǎng)絡(luò)傳輸

JRTPLIB庫是RTP協(xié)議[5]的開源庫，我們可以通過這個庫來建立端到端的RTP連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。首先要進(jìn)行RTP會話的初始化工作，在接收端和發(fā)送端它們的初始化流程是一樣的，我們需要設(shè)置一些RTP會話的基本參數(shù)以及需要給客戶端知道的端口號（該端口的值必須為偶數(shù)）。在參數(shù)設(shè)置完以后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送工作了，在這一步我們需要設(shè)置好目標(biāo)地址，RTP協(xié)議允許一對多的通信。目標(biāo)地址設(shè)置完以后，我們通過調(diào)用SendPcaket（）像所有目標(biāo)地址發(fā)送數(shù)據(jù)。

在接收端，我們通過調(diào)用POLLData（）來接收數(shù)據(jù)，在收到有效數(shù)據(jù)后，接著調(diào)用GetNxetPacket（）來抽取出RTP數(shù)據(jù)報。最后，在處理完RTP數(shù)據(jù)報以后，對其進(jìn)行釋放。

3 結(jié)束語

隨著無線電通信網(wǎng)絡(luò)和各種先進(jìn)車載電子設(shè)備的飛速發(fā)展，車載終端不僅需要更高的處理能力、更豐富的接口，還需要更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。本文提出的視頻監(jiān)控終端通過收集和傳遞道路的狀況信息（如車流量、路口擁堵、車禍情況等），使車載系統(tǒng)獲得關(guān)于道路及交通環(huán)境的信息，并通過現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)傳遞至后臺終端。本系統(tǒng)實現(xiàn)了終端的一些基本功能，具有一定理論意義，但其實際應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 江吉智.基于 GPS/GSM 的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：西南交通大學(xué)，2003.

[2] 吳寧，羅安，雷震.基于流媒體技術(shù)的智能視頻監(jiān)視系統(tǒng)[J].自動化儀表，2007，28（7）： 35-38.

[3] 陳顯楚，郭其一.基于Windows CE的嵌入式車載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2007，15（1）：85-87.

[4] 李東江，唐義平.H.264中CAVLC的分析與實現(xiàn)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2008（1）：64-66.

[5] 趙臣兵，劉力柱.基于RTP協(xié)議的視頻實時采集與傳輸研究[J].微機(jī)算機(jī)計算，2006，22（6）：124.