基于Win CE的嵌入式无线视频传输系统的设计

2012-09-29王仁波

时代农机 2012年1期

王娟，王仁波，魏雄

（东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌 330013）

1 系统原理及硬件构成

（1）设计思想及工作原理。本文是以ARM9嵌入式芯片为核心，在嵌入式Win CE的系统平台下，通过摄像头采集图像信息，然后对所得数据依照H.264的先进编码标准进行压缩编码，然后通过射频技术，利用GPRS无线收发模块进行远距离无线通信，然后在PC机上对所得数据进行解码，同时显示在液晶屏上，从而实现无线远程视频传输。

（2）系统硬件结构。视频采集、发射与接收模块硬件平台功能框图如图1所示。

图1 系统硬件结构框图

基于视频高速采集、压缩传输的考虑，本系统采用以天嵌科技生产的TQ2440开发板的嵌入式平台。它是一款基于ARM920T的32位RISC微处理器，主频为400MHz，最高可达533MHz，具有较强的任务处理能力。以太网接口功能通过DM9000A实现，片上64Mbyte SDRAM,32位数据总线。64Mbyte NAND Flash和2Mbyte片上NOR Flash。摄像头为开发板自带普通视频摄像头。

2 系统软件构成

本系统软件可分为图像采集模块、数据收发模块、图像显示模块，系统框图如图2所示。

图2 系统软件图

（1）GPRS模块的介绍与internet的连接。这里我们采用的是ENFORA公司生产的产品，嵌入式GPRS数据传输模块是一款基于GPRS网络的无线数据传输终端设备，以实时操作系统作为软件支撑平台，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议，提供全透明数据通道，可以方便地实现远程、无线、网络化的通信方式。

先在内核中加入WAN下面的几个组件，如RAS/PPP、TAPI。WINCE采用unimodem驱动，所以不必担心没有Modem驱动的支持。WINCE启动后新建一个拨号连接，比如名称叫“gprs1”，开始连接，连接过程会在对话框中显示，直到显示“连接成功”。打开浏览器或者自己开发的通讯软件测试网络连接情况，关闭连接。保存[HKEY_CURRENT_USERCommRasBookgprs1]下的所有数据，添加到project.reg中，重新编译后内核中就有了一个拨号连接 “gprs1”。调用RAS函数可以修改拨号连接“gprs1”的参数，如用户名、密码、电话号码，但是不能修改硬件设置，如波特率、串口、数据位、停止位等。RAS函数还能够拨号、挂断。为了修改波特率可以多保存几个拨号连接，也可以直接调用TAPI开发拨号软件，另外WINCE自带的拨号连接是有源码的，位置在PUBLICCOMMONOAKDRIVERSNETSAMPCONNMC。

（2）嵌入式Win CE内核裁剪。Windows CE是Microsoft公司针对有限资源的平台而设计的多线程、完整优先权、多任务、可裁减的32位嵌入式操作系统。Platform Builder 5.0是基于Win CE 5.0平台下嵌入式操作系统定制的集成开发环境。它提供了所有进行设计、创建、编译、测试和调试Win CE 5.0操作系统平台的工具。Platform Builder 5.0开发Win CE 5.0的流程为定制内核，导入硬件BSP，裁剪模块，生成NK镜像文件和导出SDK。打开PB5，然后点击开始建立项目，这里新建一个名为SKY2440的项目。结束新建向导之后，如图3所示对SKY2440的项目点击鼠标右键，选择“Settings”选项然后就可以根据自己的需要进行设置了。

（3）视频采集模块与H.264编码技术。系统使用direct show进行图像采集，主要包括初始化﹑同步﹑读取数据等3个部分，如图3所示。

图2 视频采集模块流程图

H.264的目标应用涵盖了目前大部分的视频服务，如有线电视远程监控，交互媒体，数字电视，视频会议，视频点播，流媒体服务等。H.264为解决不同应用中的网络传输的差异定义了两层：视频编码层（VCL：Video Coding Layer）负责高效的视频内容表示，网络提取层（NAL：Network Abstraction Layer）负责以网络所要求的恰当的方式对数据进行打包和传送。

基本层次（Baseline Profile）：该层次使用了H.264的除了B-Slices，CABAC以及交织编码模式外所有的特性。该层次主要使用于低时延的实时应用场合。

主要层次（Main Profile）：包含 Baseline profile的所有特性，并包括了B-slices，CABAC以及交织编码模式。它主要针对对时延要求不高，当压缩率和质量要求较高的场合。

扩展层次(Profile X)：支持所有Baseline profile的特性，但不支持CABAC以及基于宏块的自适应帧场编码。该层次主要针对的时各种网络视频流传输方面的应用。

（4）视频显示模块。视频的显示可以采取两种方式：一是将图像数据直接写入FrameBuffer，二是采用其他软件对图像信息读取并处理。由摄像头采集到的图像文件已经压缩为JPEG格式，采用RGB编码，因此若要采用第一种方式显示，必须将其转换为位图。本系统通过VS2005编写图像显示程序。图像显示模块流程图如图4所示。