1.引言

　　隨著人民生活水平的不斷提高,，個(gè)人擁有汽車變得越來(lái)越普遍。但是,，隨之而來(lái)的車輛頻繁被盜問(wèn)題漸受關(guān)注,。傳統(tǒng)的汽車安防系統(tǒng)以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱GPS）為核心，這種技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是可以定位被盜車輛所處的位置,，可以遠(yuǎn)程控制車輛,，但是無(wú)法獲取圖像聲音信息不能了解車輛所處的環(huán)境，無(wú)法有效追捕犯罪嫌疑人,。還有一些系統(tǒng)使用GPRS實(shí)時(shí)傳輸圖像數(shù)據(jù),，這種方案受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制嚴(yán)重，圖像質(zhì)量差,，對(duì)處理器運(yùn)算能力要求高,，系統(tǒng)使用費(fèi)用高。

　　針對(duì)上述問(wèn)題,，我們提出并設(shè)計(jì)了一種基于多媒體信息服務(wù)（MultimediaMessageService,，以下簡(jiǎn)稱MMS）——也就是人們常說(shuō)的“彩信”汽車安防系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用了中國(guó)移動(dòng)的MMS業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù),，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面大,，使用費(fèi)用低廉，操控方法簡(jiǎn)單,。圖1所示為基于MMS的汽車安防系統(tǒng)的應(yīng)用框圖,，用戶在遠(yuǎn)程通過(guò)短信控制本系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)在車輛內(nèi)適當(dāng)部位安裝的攝像頭,、麥克風(fēng)獲得高質(zhì)量的圖像語(yǔ)音信息,，制作成MMS，通過(guò)我們專門針對(duì)低成本嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的MMS發(fā)送程序?qū)MS發(fā)送到用戶的終端,，從而使用戶能更清晰地掌握車輛內(nèi)外的狀況,。

　　2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　我們使用了如圖2所示的硬件框架，本系統(tǒng)以S3C44B0處理器為核心：輔以2MNORFlash存儲(chǔ)引導(dǎo)程序,、內(nèi)核,、ROM文件系統(tǒng)；16MNANDFlash承載YAFF文件系統(tǒng),，以彌補(bǔ)NORFlash空間不足無(wú)法容納PPPD,、系統(tǒng)應(yīng)用程序、無(wú)法保存系統(tǒng)配置信息的缺陷,；16MSDRAM運(yùn)行代碼,、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換、RAM文件系統(tǒng),；UART0連接CWT2000GPRS模塊,，用于收發(fā)與用戶交互的短信，發(fā)送MMS到用戶指定的終端,；UART1連接C328JPEG攝像頭可以直接獲取JPEG格式的高分辨率圖像數(shù)據(jù),。

　　本系統(tǒng)的軟件基于uCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)核版本2.4.32,，圖3展示的是本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖,。圖3中，內(nèi)核空間的MTD,、UART驅(qū)動(dòng),、TCP/IP、PPP等在編譯內(nèi)核時(shí)必須選擇支持,，PPPD/Chat撥號(hào)程序用于通過(guò)GPRS模塊登陸互連網(wǎng),。上述軟件結(jié)構(gòu)框圖中部分模塊在uCLinux分發(fā)版中包含，因此本系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)JPEG采集,、MMS制作,、MMS發(fā)送、短信收發(fā)以及系統(tǒng)控制流程模塊。接下來(lái)的章節(jié)將介紹各模塊的實(shí)現(xiàn)技術(shù),。

　　3．軟件設(shè)計(jì)

　　本節(jié)將重點(diǎn)介紹圖3中的系統(tǒng)控制流程,、JPEG采集、MMS制作以及MMS發(fā)送模塊,。由于短信收發(fā)模塊過(guò)于簡(jiǎn)單,，且在許多資料中都有詳細(xì)介紹，本文不再贅述,。

　　3．1系統(tǒng)控制流程

　　系統(tǒng)控制流程模塊負(fù)責(zé)對(duì)其它模塊進(jìn)行調(diào)用,，對(duì)所有資源進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程,，滿足良好的交互性,、穩(wěn)定性。

　　首先,，系統(tǒng)需要初始化,，如獲取用戶終端（手機(jī)）號(hào)碼，MMS發(fā)送過(guò)程所需的MMS網(wǎng)關(guān),、端口,、MMS中心地址，這些信息都保存在系統(tǒng)配置文件中,，另外還需要初始化一些相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。初始化之后系統(tǒng)進(jìn)入到一個(gè)超級(jí)循環(huán)當(dāng)中，隨時(shí)準(zhǔn)備接收來(lái)自用戶終端的命令短信息,。目前,，命令短信息有兩個(gè)，其中最重要的是“Get”命令,，用以獲取MMS信息,；還有一個(gè)“Set”命令用以設(shè)置用戶終端號(hào)碼，該命令由于流程圖的尺寸問(wèn)題在圖4中省略了,。收到“Get”命令之后,，系統(tǒng)依次調(diào)用JPEG采集模塊、MMS制作模塊,、GPRS撥號(hào),、MMS發(fā)送模塊。這些模塊的調(diào)用,，除了MMS制作模塊,，都遵循一個(gè)基本原則，我們稱之為三次嘗試原則,。如果某模塊調(diào)用不成功,，將重復(fù)三次,，三次都失敗，將發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告短信到用戶終端,。比較特殊的是GPRS撥號(hào),，在3次撥號(hào)失敗后將對(duì)GPRS模塊進(jìn)行復(fù)位，再嘗試撥號(hào),。該原則符合無(wú)線通訊自身的特殊性,，可以有效提高程序的效率和穩(wěn)定性。另外有一點(diǎn)需要注意,，在GPRS狀態(tài)下是無(wú)法發(fā)送短信的,，因此，撥號(hào)登陸成功之后需要斷開GPRS連接才能發(fā)送短信,。這也是為什么無(wú)論MMS發(fā)送是否成功,，都必須先斷開GPRS，再發(fā)送報(bào)錯(cuò)或成功報(bào)告短信的原因,。

　　3．2JPEG圖像采集

　　JPEG圖像采集模塊通過(guò)串口控制C328JPEG攝像頭直接獲取JPEG圖像,，這種選擇大大降低了處理器的負(fù)擔(dān)。關(guān)于該攝像頭的硬件信息見參考文獻(xiàn)[1],。該軟件模塊大部分為順序過(guò)程,，后面的過(guò)程都建立在前一個(gè)過(guò)程正確執(zhí)行的基礎(chǔ)上?？傮w上可以分為三個(gè)步驟：初始化S3C44B0串口,、初始化攝像頭、獲取圖像,，詳細(xì)過(guò)程如下：

　　1.初始化S3C44B0串口,，包括：O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY方式打開UART1也就是“/dev/ttS1”[2]，設(shè)置波特率57600,，8位數(shù)據(jù)位,，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn),，讀寫超時(shí)設(shè)置為1秒,，初始化jpeg_picture結(jié)構(gòu)體：

structjpeg_picture
{
intfd;//串口的文件描述符
unsignedcharresolution;//圖像分辨率代碼
longjpeglength;//圖像長(zhǎng)度24位表示
unsignedchar*pjpeg;//圖像存儲(chǔ)地址
};

 　　1JPEG攝像頭，包括：發(fā)送SYNC命令與攝像頭建立連接,，,，發(fā)送Initial命令設(shè)置輸出JPEG格式圖像、分辨率640X480,，發(fā)送SetPackageSize命令設(shè)置數(shù)據(jù)包的大小為512字節(jié)。

　　2獲取圖像,，包括：發(fā)送Snapshot命令捕獲圖像快照并壓縮,，發(fā)送GetPicture命令獲取Snapshot類型圖像，接收Data命令確認(rèn)數(shù)據(jù)類型為Snapshot以及圖像數(shù)據(jù)大小，并為圖像分配對(duì)應(yīng)空間,，之后開始接收數(shù)據(jù)包,，每收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后發(fā)送帶有數(shù)據(jù)包ID的ACK命令給攝像頭，直到最后一個(gè)數(shù)據(jù)包ID為F0F0,，數(shù)據(jù)接收過(guò)程結(jié)束,。

　　通訊協(xié)議采用一種如圖4的應(yīng)答方式，ACK代表上一個(gè)命令或操作成功,，NACK則說(shuō)明失敗,，確保了通訊穩(wěn)定。C328定義的命令是統(tǒng)一的6個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度,，起始為固定的0xAA,，然后是命令字節(jié)，后4個(gè)字節(jié)是與命令相關(guān)的參數(shù)字節(jié),。

　　3．3MMS制作

　　MMS可以包含靜態(tài)圖像,、語(yǔ)音、動(dòng)態(tài)圖像等多種多媒體信息[34],。圖5左側(cè)為一個(gè)通用MMS結(jié)構(gòu),，由MMS信息頭、MMS信息體構(gòu)成,。MMS信息頭包含如何從發(fā)送終端將數(shù)據(jù)發(fā)往接收終端的信息[5],。MMS信息體是MMS的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，可以由多個(gè)部分多種類型媒體,。本系統(tǒng)中目前僅有JPEG的圖像數(shù)據(jù),，不需要支持所有格式的多媒體信息，因此可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)多幅JPEG圖像的簡(jiǎn)化版MMS制作模塊,。我們使用了最簡(jiǎn)化的MMS信息頭,，包括：消息類型、事務(wù)ID,、版本號(hào),、From、To等,，詳情見表1,。

　　MMS編碼必須遵循無(wú)線會(huì)話協(xié)議（WirelessSessionProtocol，以下簡(jiǎn)稱WSP）,。WSP使用一種與HTTP/1.1相同的語(yǔ)法描述數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu),，具體可參考RFC[2068]。HTTP/1.1使用ASCII字符編碼來(lái)傳輸數(shù)據(jù),，而WSP為降低傳輸帶寬,，將HTTP/1.1中的一些著名域?qū)?yīng)的字符串定義為一個(gè)字節(jié),，并在對(duì)這些緊湊格式編碼時(shí)加上0x80，使著名域的編碼大于127（擴(kuò)展ASCII字符）,，從而將它們與普通ASCII字符區(qū)別開,。因此MMS信息頭的基本編碼格式為：“域編碼”＋“內(nèi)容”，詳情請(qǐng)參考表1,。編碼順序如下：消息類型,、事務(wù)ID、版本號(hào)必須依次排在最前面,，而MMS信息體內(nèi)容類型則應(yīng)該排在MMS信息頭的最后,。

　　①用字符串表示一個(gè)隨機(jī)數(shù),。②國(guó)內(nèi)格式為：長(zhǎng)度+“+86”+“11位手機(jī)號(hào)”+“/TYPE=PLMN.”

　　緊跟在MMS信息頭之后的就是MMS信息體,，圖5中所示這部分有：成員數(shù)量、成員（圖像,、文本,、聲音等）。成員數(shù)量是一個(gè)變長(zhǎng)整形數(shù),。MMS信息體的成員由：成員信息頭,、成員數(shù)據(jù)構(gòu)成。我們的系統(tǒng)中僅有JPEG圖像,，所以成員信息頭可以編碼為：0x01,，YYYY（JPEG圖像大小，變長(zhǎng)整數(shù)）,，0x9E,。最后將JPEG圖像附在成員信息頭之后即可完成MMS制作。注意,，由于圖像的存儲(chǔ)空間為動(dòng)態(tài)分配,，之后要將所占內(nèi)存釋放。

　　3．4MMS發(fā)送

　　最后,，系統(tǒng)使用了項(xiàng)目組針對(duì)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的MMS發(fā)送簡(jiǎn)化過(guò)程來(lái)發(fā)送彩信,。該簡(jiǎn)化過(guò)程分為三個(gè)步驟：建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù),、斷開連接[6],，如圖6所示為發(fā)送數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化過(guò)程的時(shí)序圖。建立連接和斷開連接的時(shí)序圖與此類似,，不在這里給出,。在該簡(jiǎn)化過(guò)程的實(shí)現(xiàn)中，使用了一種直接構(gòu)造PDU進(jìn)行發(fā)送的實(shí)現(xiàn)方法,。協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit,，以下簡(jiǎn)稱PDU）為MMS發(fā)送時(shí)各層所要增加的數(shù)據(jù)頭,，而這些數(shù)據(jù)頭很多部分都固定,。因此,，通過(guò)直接發(fā)送PDU的方法，可以避免構(gòu)造完整無(wú)線應(yīng)用協(xié)議棧（WAP）,，擺脫對(duì)多線程的依賴,，以及無(wú)關(guān)操作所需的存儲(chǔ)消耗，實(shí)現(xiàn)單線程,、高效,、高速、穩(wěn)定的MMS發(fā)送,。

　　MMS發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧關(guān)系的簡(jiǎn)化過(guò)程僅僅需要嵌入式系統(tǒng)提供UDP支持,，能連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，即可發(fā)送MMS到終端,。

　　4．結(jié)論與展望

　　本系統(tǒng)目前已經(jīng)通過(guò)了長(zhǎng)沙,、深圳、北京,、上海等地的測(cè)試,。項(xiàng)目充分利用了GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛，通訊質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn),，提出了一個(gè)簡(jiǎn)單方便的,、穩(wěn)定的、易于擴(kuò)展的基于MMS的安防系統(tǒng)框架,，為提取犯罪嫌疑人的犯罪證據(jù)提供了一種新手段,。該框架有較廣泛的應(yīng)用范圍，可以為相關(guān)行業(yè)提供參考,。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：結(jié)合了短消息操作簡(jiǎn)單,、彩信直觀的特點(diǎn)，在低成本ARM7平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了基于彩信的安防系統(tǒng),；在系統(tǒng)中使用一種直接PDU構(gòu)造方法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)化版的彩信發(fā)送過(guò)程,，該過(guò)程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適合嵌入式系統(tǒng),。