嵌入式无线视频小车的设计与实现

刘洪波　郑少伟　谢宇希　王金江　唐钦

摘要：随着嵌入式技术的飞速发展，各种嵌入式产品已在生产生活当中得到广泛应用。以S3C6410芯片为主控核心、以嵌入式Linux为操作系统、基于WIFI无线通信技术，在一定的空间环境中，建立点对点或多对点连接的局域网络，从而实现以网页为控制端的无线视频小车。该小车具有低功耗、低成本、运用灵活等特点，可用于军事侦查、环境探测及其它危险场所。

关键词：S3C6410；Linux；WIFI；视频小车

0引言

随着嵌入式技术的飞速发展，各种嵌入式视频监控产品广泛应用于生产生活当中。目前，传统的一些视频监控设备受环境、布局等各种因素的影响，且体积庞大造成资源的浪费。采用无线视频监控系统已成为主流。将传统的视频监控设备通过局域网WIFI搭载在可移动小车上实现无线视频小车，从而克服传统视频监控的缺点，该小车具有体积小、低成本、低功耗的特点，主要应用于军事侦查、环境探测及其它危险与恶劣场所。

1系统硬件结构

本系统主要包括服务器端与客户端两部分。服务器端主要采用S3C6410嵌入式微处理器为系统处理核心，在核心板上搭载摄像头模块和WIFI模块，将小车的驱动模块通过继电器与核心板的I/O口相连，通过外接5V直流电源为小车及嵌入式核心板供电。客户端主要是基于网页控制，可以通过电脑、手机、平板等设备对服务端设备进行控制和浏览视频。系统的硬件平台结构图如图1所。

1.1小车驱动模块电路

小车驱动模块主要采用2块L9110芯片分别控制小车前排左右2个电机。该驱动模块通过四个电平输入来控制两个电机的正反转，驱动板的工作电压是+5V到+12V。驱动电平是+2.8V到+5V。电机驱动电路如图2所示，通过一组信号线IA、IB分别控制一个电机的正转与反转，同理，通过另一组信号线控制另一个电机的正转与反转。将4根信号线分别接到ARM控制器的4个I/O口，ARM控制器通过高低电平控制4个继电器，从而实现两个电机的正、反转实现小车的前进、后退及转弯功能。

1.2摄像头及WIFI模块

为方便测试，摄像头模块采用中星微（zC301）UsB摄像头，WIFI模块采用EP-N8508 USB无线网卡。摄像头及WIFI模块都通过USB接口与ARM控制器相连。

2系统软件模块设计

本系统采用高效、稳定、开源的Linux操作系统作为控制的核心，所用的版本为2.6.38，交叉编译版本为arm-Linux-gcc-4.5.1，该版本内核稳定且有丰富的外围设备驱動。软件模块主要包括：安装交叉编译、编译、裁剪内核、文件系统制作及代码分析等工作。

2.1 Linux操作系统的移植

在Linux操作系统移植之前，首先安装交叉编译，交叉编译即在一个平台上编译生成可在另一平台运行的代码。将准备好的交叉编译压缩包解压到宿主机，设置好环境变量，重启或注销系统，在终端输入arm-linux-gcc-v，如果显示版本信息则交叉编译安装成功。然后将开源Linux源代码包解压到宿主机，在终端运行makemenuconfig进入图形化内核配置主菜单对内核进行配置与裁剪，在配置的过程中选择CPU，Nand Flash，USB摄像头，GPIO驱动等，以确保摄像头、WIFI、GPIO能正常使用。最后，执行make zImage生成内核镜像，Linux内核定制完成。

将编译出来的u-boot、Linux内核、文件系统通过SD卡或者网线烧写到ARM核心模块中，启动核心模块，Linux操作系统移植完成。

2.2 BOA服务器的移植

客户端控制小车和视频监控主要是通过网页的实现，这就要求在ARM核心模块中搭建服务器，从而实现客户端与服务器端的通信。由于BOA服务器高效、体积小、支持CGI等优点，所以选择在ARM核心板文件系统中搭建BOA服务器。

2.3视频与小车控制

视频监控部分采用mipg streamer视频，mipgstreamer是一款免费基于IP地址的视频流服务器，可以简单快速的搭建好视频监控部分。从官网上下载mipg-streamer，然后编译并移植到ARM核心板文件系统中。

小车的控制主要是通过网页传送数据给服务器CGI程序，然后通过CGI程序控制电机的正、反转，控制小车流程图如图3所示。程序开始后初始化I/O口驱动，等待网页发送控制信号，收到控制信号后，CGI程序利用ioctl（）函数控制相应电机的正、反转，从而达到控制小车的效果。

3测试

将无线视频小车通过WIFI加入到局域网，通过电脑或者手机中的浏览器访问小车服务器的ip地址，本无线视频小车的访问地址为192.168.1.230/test.html，图4为手机端无线视频小车的测试界面。

4结论

实验研究表明本设计克服了传统视频监控设备受环境、布局等各种因素的影响，该系统设计成本低，经过测试，该无线视频小车运行稳定、视频在客户端显示流畅，经过进一步的完善与改进，可用于军事侦查、环境探测及其它危险场所。endprint