隨著第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的成熟發(fā)展,，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。本文基于3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、可靠性強(qiáng)、傳輸速率快的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的可視監(jiān)控,。本設(shè)計(jì)在現(xiàn)有的電子式汽車防盜報(bào)警器的基礎(chǔ)上，通過擴(kuò)展通用接口,，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于車體原有報(bào)警系統(tǒng)的功能擴(kuò)展,，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本文著重闡述該系統(tǒng)視頻監(jiān)控部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),。

本系統(tǒng)視頻監(jiān)控部分是在InterPXA270為核心的硬件平臺(tái)上,，通過構(gòu)建嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用。該設(shè)計(jì)以流接口方式開發(fā)攝像頭驅(qū)動(dòng),，并利用攝像頭驅(qū)動(dòng)提供的接口,，實(shí)現(xiàn)嵌入式WindowsCE下實(shí)時(shí)圖像的數(shù)據(jù)采集，對(duì)原始圖像進(jìn)行MPEG-4格式的編碼壓縮,，同時(shí)在WindowsCE端利用SOCKET編程,，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸。

1 硬件平臺(tái)

現(xiàn)有的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1虛線框內(nèi)所示,，本文著重設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是此系統(tǒng)的視頻監(jiān)控部分,。視頻監(jiān)控部分的硬件包括三個(gè)部分,，采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的攝像頭、多媒體處理器和通信模塊,。硬件搭建結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,。視頻監(jiān)控部分的硬件平臺(tái)是以InterXScale微體系結(jié)構(gòu)的InterPXA270處理芯片為核心，選用SIM5218模塊作為3G通信模塊,，采用雙端口RAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻處理和圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖3G通信模塊的雙CPU之間通信。其中,，InterPXA270芯片的主頻為520Hz,，同時(shí)加入WirelssMMX技術(shù)，大大提高了多媒體處理能力,。此外PXA270的InterSpeedStep動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù),，在保證CPU性能的情況下降低了設(shè)備的功耗；西門子公司的3G通信模塊SIM5218支持高達(dá)7.2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率,，并且提供UART,、USB2.0、GPIO和I2C等豐富的外圍接口,，降低了設(shè)計(jì)難度,；本設(shè)計(jì)中攝像頭選擇了網(wǎng)眼2000，它采用OV511芯片為核心,，具有COMS35萬像素的清晰度,，并采用USB方式通信，可以采用流接口的方式實(shí)時(shí)采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),。

2 軟件功能

基于WindowsCE操作系統(tǒng)的軟件架構(gòu)包括兩部分,。

利用PlatformBuilder定制WindowsCE系統(tǒng)并開發(fā)USB攝像頭驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)發(fā)送端的開發(fā)，本文詳細(xì)介紹USB攝像頭驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和發(fā)送端的程序設(shè)計(jì),。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示,。

WindowsCE流接口驅(qū)動(dòng)程序是具有定制接口的驅(qū)動(dòng)程序，表現(xiàn)為在用戶一級(jí)的動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL,，是一般類型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,。流接口驅(qū)動(dòng)程序中用來實(shí)現(xiàn)一組固定的函數(shù)稱為流接口函數(shù)，這些流接口函數(shù)使得應(yīng)用程序可以通過文件系統(tǒng)訪問這些驅(qū)動(dòng)程序,。流接口驅(qū)動(dòng)程序幾乎支持任何類型的可以連接到基于WindowsCE.net的平臺(tái)外部設(shè)備,，其中包括USB設(shè)備。

流接口驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)是把外設(shè)的使用傳遞給應(yīng)用程序,，這是通過把設(shè)備表示為文件系統(tǒng)的一個(gè)特殊文件實(shí)現(xiàn),。應(yīng)用程序通過文件系統(tǒng)的API函數(shù)調(diào)用流接口函數(shù)，然后流接口驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用本機(jī)驅(qū)動(dòng)或者通過設(shè)備管理器與系統(tǒng)內(nèi)核或外圍打交道,。

2.1 攝像頭驅(qū)動(dòng)程序的流接口函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

開發(fā)攝像頭驅(qū)動(dòng)程序涉及到一組標(biāo)準(zhǔn)的流接口驅(qū)動(dòng)程序的函數(shù),，如CAM_Init（）,、CAM_Deinit（）、CAM_Open（）,、CAM_Read（）等,，這些函數(shù)是接口驅(qū)動(dòng)程序的DLL接口，其中CAM_Init（）,、CAM_Open（）,、CAM_Read（）和CAM_IOControl（）最為重要。下面對(duì)這些重要函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹,。

（1）CAM_Init（）

CAM_Init（）函數(shù)是通過設(shè)備管理器提供的ActiveDeviceEx（）函數(shù)調(diào)用,。在設(shè)備初始化時(shí)通過ActiveDeviceEx（）將設(shè)備句柄信息寫入Drivers\Active下面，當(dāng)應(yīng)用程序初始化時(shí),，注冊(cè)表的地址將以Context參數(shù)形式傳給CAM_Init（）,，利用RegOpenKeyEx（）、RegQueryValueEx（）等函數(shù)執(zhí)行打開和讀寫注冊(cè)表操作,，等執(zhí)行成功后返回USB設(shè)備的句柄信息等,。驅(qū)動(dòng)程序的部分源代碼：

（2）CAM_Open（）

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行讀操作之前，首先要先通過執(zhí)行CeratFile（）來調(diào)用CAM_Open（）打開設(shè)備,，CAM_Open（）所需的第一個(gè)參數(shù)是應(yīng)用程序初始化時(shí)由CAM_Init（）返回的設(shè)備句柄等信息,，然后將設(shè)備關(guān)閉的事件設(shè)為無信號(hào)狀態(tài)。

下面是部分源碼：

程序中涉及的EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）兩個(gè)函數(shù)的作用是保證在臨界區(qū)內(nèi)所有被訪問的資源不被其他線程訪問,，直到當(dāng)前線程執(zhí)行完臨界區(qū)代碼,。EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）分別表示為進(jìn)入臨界區(qū)和退出臨界區(qū)。

（3）CAM_IOControl（）

程序設(shè)計(jì)中通過CreatFile（）函數(shù)調(diào)CAM_Open（）打開攝像頭設(shè)備,，通過ReadFile（）將返回值傳給CAM_IOControl（）流接口函數(shù),，而CAM_IOControl（）則調(diào)用OV51xReadOneFrame（）對(duì)USB設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。下面是部分源碼：

對(duì)于USB總線上的數(shù)據(jù)傳輸,，一共有四種傳輸類型,，分別是控制傳輸、中斷傳輸,、批量傳輸和實(shí)時(shí)傳輸,，這四種傳輸類型分別應(yīng)用到不同的USB設(shè)備。其中實(shí)時(shí)傳輸適用于以固定速率或特定時(shí)間內(nèi)傳輸,，可以容忍偶爾錯(cuò)誤的流數(shù)據(jù)情況,，對(duì)于USB攝像頭這種實(shí)時(shí)性要求比較高的設(shè)備一般選用實(shí)時(shí)傳輸，所以在CAM_Read（）中就需要用到實(shí)時(shí)傳輸函數(shù)IssueIsochTransfer（）來讀取攝像頭采集的數(shù)據(jù),。如果IssueIsochTransfer（）執(zhí)行后返回一個(gè)標(biāo)示句柄,，則代表執(zhí)行成功，如果無返回值,，則表示執(zhí)行失敗,。

在每次得到一包數(shù)據(jù)時(shí),，查找?guī)_始標(biāo)記，如果查找到,，則復(fù)制剩余的所有數(shù)據(jù)到應(yīng)用程序的緩沖中,。在程序的Ov51xReadOneFrame（）函數(shù)中，pDataBuff申請(qǐng)了9610B空間,，dwFrameLen為10次傳輸每次的長度,，這里都設(shè)置為961。圖4為Ov51ReadFrame（）軟件流程圖,。

2.2 通信發(fā)送端的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

通信發(fā)送端主要完成RTP/RTCP協(xié)議封裝和解封裝,、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與數(shù)據(jù)獲取。本文所實(shí)現(xiàn)的是基于RTP/UDP/IP協(xié)議棧的MPEG-4實(shí)時(shí)流媒體傳輸,，是移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的子模塊,。采用JRTPLIB庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)RTP的實(shí)時(shí)傳輸,。傳輸部分的系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示,。

該發(fā)送端的主要功能是將音視頻流封裝到RTP包內(nèi)通過3G網(wǎng)絡(luò)傳送給接收端，同時(shí)發(fā)送和接收RTCP包進(jìn)行反饋控制,，以期達(dá)到最佳效果,。基于WindowsCE平臺(tái)通過調(diào)用JRTPLIB函數(shù)庫來編程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流媒體傳輸,。

由于RTP協(xié)議并不作為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層來實(shí)現(xiàn),，它采用應(yīng)用層組幀的理念，作為應(yīng)用程序代碼的一部分,，本文針對(duì)一個(gè)具體媒體的應(yīng)用通過應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)RTP封裝分組,，然后將RTP分組交給UDP接口，采用JTHREAD作為線程庫,，完成多線程的操作,。利用RTP來做視頻傳輸分2個(gè)session來完成：一個(gè)負(fù)責(zé)聲音傳送；另一個(gè)負(fù)責(zé)視頻傳送,。

發(fā)送端的部分主程序如下：

3 結(jié)語

本文在現(xiàn)有的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,，通過接口的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了基于3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控功能,，并詳細(xì)闡述了攝像頭的流接口函數(shù)和通信發(fā)送端的設(shè)計(jì),。此外，通過該系統(tǒng)的通用接口的擴(kuò)展,，該系統(tǒng)還可與具體行業(yè)或家庭應(yīng)用相結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)手機(jī)對(duì)于小范圍環(huán)境的可視化監(jiān)控。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不但對(duì)于汽車防盜產(chǎn)品的發(fā)展有著重要的意義,，同時(shí)對(duì)于基于3G網(wǎng)絡(luò)的可視化監(jiān)控的發(fā)展提供了良好的應(yīng)用前景,。