基于ARM处理器的数字化远程图像监控系统

＊ 收 稿 日期 ：０ １ ０ —２ ２ １－ ６ ８ 作者简介 ： 孙俊 琳 （９ ９ ）女 ， 东烟 台人 ， 台职 业 学 院信 息 工程 系讲 师 。 １７ 俊 琳 ， 立倩 ： 于 ＡＲ 处理 器 的数 字化 远 程 图像 监 控 系统 程 基 Ｍ
关键词 ： 远程 图像 监控 系统 ； ＲＭ ； Ｐ Ａ Ｆ ＧＡ
中图分 类号 ： Ｐ ６ Ｔ ３８
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：６ １ ４８ （０ ２Ｏ 一Ｏ ３ —０ １７ － ２ ８２ １ ）４ ０ ８ ４
数 字化远 程 图像监 控是基 于 现 代 通讯 科 技 的一种 新 应 用 ， 正 在 越来 越 多 地 被 广泛 应 用 于交 通 、 它 能
口、 音频 接 口、 摸 Ｌ Ｄ模块 接 口、 ＤＥ 接 口 、 触 Ｃ ＭＯ Ｍ 系统 扩展 槽和 设备 扩展槽 ， 于为 ＡＲＭ 系 统添 加 如 以 用 太 网接 口、 量数 据存储 接 口和 Ｐ ＭＣＡ 等 接 口或者用 于 与其他 功能 开发 板 Ｄ Ｐ Ｆ ＧＡ 等连接 使用 。 海 Ｃ Ｉ Ｓ 、Ｐ 系统配 置指标 ：Ｅ ７ １＠ ７ＭＨｚＣ Ｕ（ Ｐ ３２ ４ Ｐ ＡＲＭ７０ ；２ ２ Ｔ）３ ＭＢ内存 ；１ＫＢ程 序 存储 器 ；２ ×２ ０ ６ ５２ ３０ ４ ×１ 级 灰度 Ｌ Ｄ显示 ； 串 口、ｒ Ｊ Ｃ 双 Ｉ ＤＡ、ＴＡＧ、 音频 接 口、 Ｃ Ｌ Ｄ触 摸屏 接 口、 扩展 接 口。 针 对上 面 ＡＲ 板 的 程 序 设 计 ， 用 的 软 件 开 发 环 境 是 ＡＲ 公 司 的 ＡＲ Ｓ ｆｗ ｒ ｅｅｏ ｍｅｔ Ｍ 使 Ｍ Ｍ ｏｔ ａｅＤ ｖｌｐ ｎ
Ｌ ８８ Ｍ４ ５ ＭＭ （ ｔ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒ 司） ＮＡＮＤ Ｆ ＡＳ Ｋ９ ５ ０ ＵＯ Ｓ ｍｓ ｎ Ｎａｉ ａ Ｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ 公 ｏ ； ＿ Ｌ Ｈ： Ｆ ６ ８ Ａ（ ａ ｕ ｇ公 司 ） 。
开 发板 具备 的扩展 接 口有 ： 调试 板 接 口连 接专 用调 试板 ， ６位 Ｌ Ｄ显 示 加 ５个 按 键 ， 行软 硬 件调 试 ； Ｓ ２接 口 ， 接 Ｐ Ｅ 进 Ｐ／ 连 Ｃ键 盘 或 鼠标 ； ＶＧＡ接 口 ， 连接 Ｐ Ｃ显 示器 ， 通过 电阻网络 实现 ３０ ４ ｘ１Ｂｔ， ４ ９ ２ ×２ ０ ２ ｉ 即 ０６色彩 色显示 ； ｓ ＤＡＩ 音频
Ｔ ｏｋｔ简 称 Ｓ ｏ ｌｉ（ ＤＴ） 。由于开发 板 只配备 ５ ２ １ ＫＢ的 Ｆ ＡＳ ＯＭ 用 于程序 存储 器 ， 以应 用 程序 与 原始 Ｌ ＨＲ 所
数据 的总 和必须 小 于 ５２ 。具体 的程 序在 此不 再祥述 。 １ＫＢ
煮
全 串口
二］＝＝
ＭＯＤＥＭ
图 ｌ ＡＲ 系统 框 图 Ｍ
一
３ ９ ～
潍坊学院学报
２ １ 年 ８月 ０２
接 口连接耳 机 ， 行数 字音 频播 放 ； 统扩展 槽用 于 系统功 能扩展 和互 联 。 进 系 ３ Ｆ ＧＡ 与 ＡＲＭ 平 台的连 接 Ｐ
图 ２ Ｆ Ｇ 系统 框 图 Ｐ Ａ
２ Ｆ ＧＡ 平 台及 其 系统 组成 Ｐ
可编 程逻 辑系 统设计 是 当今 电子 系统 设 计 的 重 要组 成 部 分 ， 文 选 用 ＡＬ ＲＡ 公 司 的 十万 门可 编 本 ＴＥ
程 逻辑 芯片 ＡＣ ＸＩ ０ 来 构建 Ｆ ＧＡ 开发平 台 。 Ｅ Ｋ１ ０ Ｐ
根据 本 文系统 要求设 计 Ｆ ＧＡ 开发板 框 图见 图 ２ Ｐ 。 Ｆ ＧＡ 芯片 ： Ｅ Ｋ１ ０ ２ ８ ３ ＡＬ Ｒ 公 司 ） 高 速 Ｓ Ｐ ＡＣ ＸＩ ０ ＱＣ ０ — （ ＴＥ Ａ ； ＲＡＭ ：Ｓ １ Ｖ２ ６ ６ １Ｔ（Ｓ Ｉ Ｉ６ Ｌ ５ １ — ０ Ｉ Ｓ 公
司）Ｃ Ｓ图像 采集 ： ８ Ｓ ２ Ｆ ｊ ｓ 司 ） Ｄ 音 频 接 口： Ｓ ３ ３ Ｂ （ ｒｓａ 公 司 ） 音 频 功 放 ： ； ＭＯ ＭＢ ６ ０ （ ｕｉ ｕ公 ｔ ； ＡＩ Ｃ ４ ３ 一 Ｓ Ｃ ｙｔｌ ；
逻辑 系统 以及 语音 、 图像 和视频 信号 处理 的学 习与研 究 。
本 文使用 ＡＲＭ 处理 器与 Ｆ ＧＡ技 术构 建 了嵌 人式 远 程 图像 监 控 系统 ， 在 实 际应 用 中实 现 了低运 Ｐ 并 行成 本 的图像 远程监 控 。
１ ＡＲ 平台及 其 系统组成 Ｍ
基于 Ａ ＲＭ 体 系结构 的嵌 入式处 理器 是 目前 应用 最 为 广泛 的 ３ 处理 器 ， ２位 ＡＲＭ 提 供 了一 系列 的 内 核、 体系结 构 、 微处理 器 和系统 芯片方 案 。ＡＲ 芯 片有 多达 十几种 的 芯核结 构 ， 文 系统根据 建 立低 成本 Ｍ 本
第１ ２卷 第 ４期
２ １ 年 ８月 ０２
潍 坊 学 院 学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｅｆｎ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｉ ｇ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏＷ ａ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ４ １１ ．
Ａｕ ． ０ ２ ｇ ２ １
基 于 ＡＲＭ 处 理 器 的 数字 化 远 程 图像 监控 系统
的数字 化远程 图像监 控 系统方 案 。该方 案使用 直 接 获得 的数 字化 影 像信 号 ； 图像压 缩 不 使用 专 用 压缩 芯 片， 而是 在高 速处 理器 内部 由压缩 软件实 现 ； 后 打包经 由公共 电话 网发送 。本方 案不 仅适 合 于数 字 化 图 最
像 监控 系统 的实 际应用 ， 而且 它高 度 的灵 活性 与 自主性更 加适 合于 教学 与科研 部 门对 嵌入 式 系统 、 编 程 可
序 与用 户应用 程序 的正 常运行 。
Ｅ ７１ Ｐ ３ ２不但支 持 Ｊ ＴＡＧ运用 于边 界扫 描测试 ， 而且 由于使 用 了 ＡＲ ２ Ｔ 核 心 ， 以通 过 Ｊ Ｍ７ Ｏ 可 ＴＡＧ接 口与 Ｅ ｅｄ ｄ Ｃ ｍｂ ｄ ｅ Ｉ Ｅ单元 连接 实现对 Ａ ＲＭ 内核 的调试 。 Ｅ ｅ ｄ ｄＣ ｍｂ ｄ ｅ ｌ Ｅ接 口协议 转换器 是 ＡＲＭ 开发 中的关 键 硬 件 ， 在 Ｐ 它 Ｃ机 开发 环 境 与 ＡＲＭ 目标 板 之 间建 立起 连接 。Ｅ ｅ ｄ ｄＣ ｍｂ ｄ ｅ ｌ Ｅ接 口协议 转换 器 是非 常 昂贵 的开 发设 备 ， 是通 过 对 相 关 资料 的检 索 ， 但 发 现可 以使 用简 单 的并 口调试 电缆 ， 照 Ｊ 按 ＴＡＧ协议 就可 以连接 Ｅ ｅｄ ｄ Ｃ 实现 ＡＲ 硬件 调 试 ， 调 ｍｂ ｄ ｅ Ｉ Ｅ， Ｍ 但 试 速 度较 慢 。本文 给 出两 种应 用简单 并 口调试 电缆来 进行 调试 的方 法 。
可 以单 向流入 下载 电缆 。
驱一
（） 用 Ｗｉｇｅ 电缆配 合 Ｉ ｍｂｄ ｅ ｒｂｎｈ集 成开 发环境 可 以实现 在线 调试 。 ２使 ｇ ｌｒ ＡＲＥ ｅｄｄＷｏｋ ｅ ｃ
１ ２ ＡＲＭ 的 系统框 图 ． 针 对方案 的需 要 和 日后 扩展 的考 虑 ， 计 了 ＡＲＭ 开发 板 ， 设 见图 １ 。 主 处理 器 ： Ｐ ３ ２ Ｃ Ｃ ｒｕ ｏ ｉ Ｅ ７ １ 一 Ｖ（ ｉ ｓ Ｌ ｇｃ公 司 ） Ｓ Ｒ ｒ ； Ｄ ＡＭ ： ＨＹ５ Ｖ２ １ ２ ＨＣ ７ ８ ６ ０ Ｔ— Ｈ （ ｎｘ公 司 ） Ｈｙ ｉ ； Ｆ ＡＳ Ｓ Ｔ３ Ｌ ４ —９ 一３ Ｌ Ｈ：Ｓ ９ Ｖ０ ０ Ｏ Ｃ— ＮＨ（ Ｓ 公 司 ） 串 口驱 动 ： ＳＴ ； ＭＡＸ ２ ３ Ｃ 、 ３ ４ Ｅ ＵＩ ＭＡＸ２ ２ Ｓ Ｍａ ｉ 公 ３ Ｃ Ｅ（ ｘｍ 司） ＩＤ 接 口： Ｆ Ｓ ５ ０ Ｖｉ ａ ｌ ｕ ｋ ｎ公 司 ） 触 摸 屏 接 口 ： Ｂ ８ ６ ＵＥ（ ｘｍ 公 司） 源 ： ；ｒ Ａ Ｔ Ｄ ４ ０ （ ｓ ｙＴｅｅ ｎ ｅ ｈ ｆ ； ＭＸ ７ ４ Ｅ Ｍａ ｉ 电
源、 安、 公 电信 、 事等 部 门。与传 统 的模 拟监 控 系统相 比， 的组 网成本 低 、 军 它 系统体 积 重量 小 、 行维 护更 运
容易。
本 文针对 低设 备成 本 、 运行 成本 和超远 距离 的 图像 监 控 系 统应 用 提 出 了一 种 基 于嵌 入式 应 用 系统 低
孙 俊 琳 ，程 立 倩
（ 台职业学 院 ，山东 烟
摘
烟台
２４ ７） ６ ６ ０
要 ： 出了一种数 字化 远程 图像 监 控 系统 方案 ， 提 并使 用 ＡＲ 处理 器和 Ｆ Ｇ 技 术给 出了硬 件 的 Ｍ Ｐ Ａ
参考设 计 ， 设 计的基 础上 可 以开发 出可 实际应 用 的基 于公共 电话 网的 窄带 系统 的 低 成本 高质 量远 程 图 在 像 监控 系统 ， 别适 用于低 分辨 率 、 成本 、 特 低 长距 离的监 控应 用 。
Ｆ ＧＡ在本 文 系统 中的作 用是 ： Ｐ 连接 Ｃ ＭＯＳ图像 采集模 块 ， 现 高速 数据 采 集 和存储 ； 以后 的进 一 实 在 步开发 中还 可 以把 离散余 弦 变换 （ Ｃ 和系数 量化 等操 作 放 到 Ｆ Ｇ 中 以硬件 方 式高 速 实现 ， 而提 高 Ｄ Ｔ） Ｐ Ａ 从 系统整体 工作性 能 。
的图像数 据采 集 、 实时压 缩与远 程传 送 系统 ， 以及扩 展性 ， 选择 了 Ｃｒｕ ｏ ｉ公 司 的 Ｅ ７ １ 。 ｉ ｓＬ ｇｃ ｒ Ｐ ３ ２
１１ Ｅ ７ １ ． Ｐ ３ ２应用
Ｅ ７１ Ｐ ３ ２是基 于 ＡＲ ２ Ｔ 内核 的嵌 入式 微处 理器 ， ＡＲＭ７ ０ 内核 加外 围扩 展逻 辑 构 成 ， Ｍ７ Ｏ 由 ２Ｔ 运行 于 ７ ＭＨｚ ４ 时其 性能 与 ＩＯ Ｈｚ Ｉｔｌ ｅ ｔ ｍ 芯 片基本 相 当 ， 功耗 很 低 。之 所 以选 用 Ｅ ７ １ ＯＭ 的 ｎｅ Ｐ ｎ ｉ ｕ 且 Ｐ ３ ２处理 器 ， 主要 是看 中它 的高速 ＡＲ ２ Ｔ核 心 、 Ｍ７ ０ 丰富 的外设 接 口与启动 Ｒ０ 的设置 。 Ｍ 要正 确应 用 Ｅ ７ １ 处 理器 必须 首先对 它 的系统 寄 存 器 进行 正 确 配 置 ， 寄 存器 的具 体 定 义 可 以参 Ｐ３２ 各 考“ Ｐ ３ Ｅ ７ ＸＸ用户手 册 ” 这里 就不再 赘述 。除 此 以外 ， 要 对 Ｅ ７ １ 中断 控 制器 和堆栈 设 置 有 深入 了 ， 还 Ｐ ３ ２的 解 。在 系统初 始化 阶段必 须对 将要使 用 到的各 种 处理 模 式 的堆 栈 寄存 器 进 行设 置 ， 能 保证 以后 系统 程 才