本系統(tǒng)選用的處理器是SAMSUNG公司的一款中高端arm9內(nèi)核的CPU-S3C2410,，其內(nèi)建有MMU(內(nèi)存管理單元),，主頻可達(dá)到203MHz，運(yùn)行嵌入式Linux2.4系統(tǒng)正好如魚得水,，不但保持了嵌入式系統(tǒng)小型化,、低功耗、易攜帶的特點(diǎn),，又充分利用了Linux系統(tǒng)的內(nèi)存,、文件、線程管理功能,，大大方便了程序的開發(fā)和程序中多任務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)
1 嵌入式Linux系統(tǒng)
Linux本身作為一個(gè)桌面系統(tǒng),，其最大的特點(diǎn)是操作系統(tǒng)源代碼公開并且遵循GPL協(xié)議，其內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計(jì),，易于裁減,，特別適合嵌入式系統(tǒng)的小型化要求，在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)了半壁江山,。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)一般可分為實(shí)時(shí)和觸發(fā)模式兩種,，可以根據(jù)具體的情況設(shè)計(jì)合適的方式，如果采用實(shí)時(shí),，將占用較多網(wǎng)絡(luò)資源,，成本相對(duì)較高，采用觸發(fā)模式的運(yùn)行成本較低,，這里采用觸發(fā)模式,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
當(dāng)遇異常情況后,，觸發(fā)終端拍攝圖片,，同時(shí)其內(nèi)部的嵌入式模塊和CDMA模塊協(xié)同運(yùn)作，完成Internet的接入(包括撥號(hào),、PPP和CTP/IP協(xié)議的處理等),，并把拍攝到的圖片數(shù)據(jù)經(jīng)打包后發(fā)送給中心主機(jī)，或發(fā)送給指定的E-mail地址,，中心主機(jī)登錄到Internet上后運(yùn)行服務(wù)器端軟件就可以瀏覽由點(diǎn)發(fā)來的圖片,。
3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
要能夠正確運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)，硬件方面至少應(yīng)該包括CPU,、內(nèi)存和固態(tài)存儲(chǔ)器,、系統(tǒng)內(nèi)部以及外設(shè)接口。
SAMSUNG公司的S3C2410 CPU具有3個(gè)UART,、1個(gè)RTC和觸摸屏接口,，還具有I2C,、USB Host、USB Device等接口,，充分滿足了系統(tǒng)的需要,，而且性價(jià)比極高，是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇,。
由于剪裁后的Linux系統(tǒng)所占得存儲(chǔ)空間非常小(只有幾MB),，我們選擇Nor Flash作為固體存儲(chǔ)器，型號(hào)是E28F128J3A150,，容量為16MB,，通過16位數(shù)據(jù)與CPU交換數(shù)據(jù)，并利用其上端8MB空間(00800000H-00ffffffH)開辟了一個(gè)jffs2文件存儲(chǔ)系統(tǒng),，存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置文件,。
64MB的SDRAM為2片K4S561632C，通過32位數(shù)據(jù)與CPU交換數(shù)據(jù),。
通過MAX3232C電平轉(zhuǎn)換芯片和RTL8019網(wǎng)絡(luò)芯片轉(zhuǎn)換成一個(gè)RS-232接口和一個(gè)以太網(wǎng)接口,，用串口線和以太網(wǎng)網(wǎng)線與PC機(jī)相連，組成可以交叉編譯的開發(fā)環(huán)境,。
通過CPU上集成的USB Host接口直接與USB攝像頭連接,，考慮到監(jiān)控與控制模塊接口的要求，選用USB1.1接口的紅外線攝像頭,。
通過CPU上集成的UART接口直接與CDMA Modem模塊相連接,，選用價(jià)格適中的AnyData公司的DTGS-800 CDMA模塊。
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 控制終端程序設(shè)計(jì)
控制終端軟件的核心是嵌入式Linux操作系統(tǒng),，一切功能的實(shí)現(xiàn)都基于Linux操作系統(tǒng)完成,，Linux本身作為一個(gè)桌面系統(tǒng)，進(jìn)入嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域時(shí),，需要解決的問題主要包括硬件支持,、提供二次開發(fā)的環(huán)境以及小型化(裁減內(nèi)核)等，小型化的目的是在滿足操作系統(tǒng)基本功能和用戶特定需要的情況下,，使內(nèi)核盡可能小,，作為一個(gè)操作系統(tǒng)，Linux內(nèi)核主要負(fù)責(zé)程序的管理與調(diào)度,、內(nèi)存的管理及對(duì)外設(shè)的驅(qū)動(dòng)和管理等,，由于Linux內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計(jì)，很多模塊可以獨(dú)立地加載或卸載,，所以小型化就是對(duì)Linux內(nèi)核重新編譯,，在編譯時(shí)仔細(xì)地選擇嵌入式設(shè)備所需要的功能模塊,，同時(shí)刪除不需要的功能,，這里只需要串口驅(qū)動(dòng),、USB攝像頭接口驅(qū)動(dòng)(包含USB Host，USB Core和USB Device)還有撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,，還要支持PPP,、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其他都可以刪除掉,，使系統(tǒng)運(yùn)行所需要的內(nèi)核顯著減小至1Mb以內(nèi),。
具體程序設(shè)計(jì)包括Bootloader啟動(dòng)
代碼、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(USB攝像頭接口驅(qū)動(dòng)程序,、串口驅(qū)動(dòng)程序),、撥號(hào)、PPP及TCP/IP協(xié)議處理,，監(jiān)控接收轉(zhuǎn)發(fā)控制程序等,。
a)系統(tǒng)加電后復(fù)位。
b)Bootloader初始化CPU,、SDRAM,、分配地址空間等。
c)Bootloader把Linux內(nèi)核的壓縮文件解壓到SDRAM中,，同時(shí)把控制權(quán)從Bootloader移交到Linux,。Linux的內(nèi)核有兩種運(yùn)行方式可供選擇?？梢栽贔lash存儲(chǔ)器上直接運(yùn)行,，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。Flash存儲(chǔ)器運(yùn)行方式就是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到Flash存儲(chǔ)器上,，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從Flash存儲(chǔ)器的某個(gè)地址開始運(yùn)行內(nèi)核,，進(jìn)入SDRAM繼續(xù)運(yùn)行，這種做法能減少內(nèi)存需要,，實(shí)際上很多嵌入式系統(tǒng)都采用這種方法,，內(nèi)存加載方式把內(nèi)核的壓縮文件存放在Flash存儲(chǔ)器上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)讀取壓縮文件并在內(nèi)存中解壓,，然后開始執(zhí)行,，這種方式相對(duì)較復(fù)雜，但運(yùn)行速度更快,，我們采用的就是這種方式,。
d)開始執(zhí)行SDRAM中的代碼，Linux內(nèi)核初始化,，完成堆棧,，中斷的分配等。
e)加載串口驅(qū)動(dòng)模塊和USB攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊，完成串口和USB口的初始化,。
f)運(yùn)行PPP撥號(hào)程序,，通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與Internet進(jìn)行連接，在Linux下的PPP包是專門為解決Modem撥號(hào)上網(wǎng)問題而編寫的,，并且是公開源代碼的,，PPP撥號(hào)腳本程序主要是通過調(diào)用pppd和chat這兩個(gè)應(yīng)用程序，并通過AT指令實(shí)現(xiàn)對(duì)Modem的操作,。
至此,，已經(jīng)建立了從圖像采集到圖像傳輸?shù)耐暾那度胧奖O(jiān)控系統(tǒng)，但是,，作為一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng),，他是為某一專門的用途而設(shè)計(jì)的。運(yùn)行不同的用戶應(yīng)用程序,，就可以實(shí)現(xiàn)用戶要求的不同功能,，生動(dòng)地體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的靈活性。
我們運(yùn)行的用戶程序是一個(gè)無(wú)限循環(huán)的過程,，控制終端在不斷等待拍照請(qǐng)求,，通過比較識(shí)別認(rèn)為有請(qǐng)求后，CPU通過USB攝像頭驅(qū)動(dòng)控制攝像頭拍照,，同時(shí)接收?qǐng)D片并發(fā)送控制中心,，或通過SMTP協(xié)議，發(fā)送到指定的Email地址,，完成一次請(qǐng)求,。
4.2 控制中心服務(wù)器程序設(shè)計(jì)
服務(wù)器端軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能是接收、保存和重顯由嵌入式終端發(fā)送過來的監(jiān)控圖片,，控制中心主機(jī)通過撥號(hào),、帶寬上網(wǎng)等方式登錄到Internet上，注意必須申請(qǐng)一個(gè)靜態(tài)IP地址,，使主機(jī)每次登錄到Internet所獲得的IP地址(互聯(lián)網(wǎng)IP地址)不變,，主機(jī)登錄Internet后，即可運(yùn)行服務(wù)器端軟件,，服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)主要包括網(wǎng)絡(luò)通信,、接收?qǐng)D片、保存圖片,、即時(shí)重顯圖片和察看圖片,，用戶通過此軟件可以方便地瀏覽由控制終端發(fā)來的圖片。
另一種方案是不設(shè)置控制中心服務(wù)器,，控制終端抓怕到的圖片直接發(fā)送到指定的Email地址,，這種方案容易管理,，只需定期查收Email，清除Email存儲(chǔ)空間即可,，運(yùn)行成本很低,，但可靠性差。
5 結(jié)束語(yǔ)
利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與IT技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)行革新,，是市場(chǎng)的需要，在這個(gè)過程中,，嵌入式系統(tǒng)因其體積小,、處理能力強(qiáng)、支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能,，無(wú)疑扮演了重要角色,。