专利名称：嵌入式无线网络远程图像通信终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于多媒体通信系统的图像通信终端技术领域，具体涉及一种嵌入式无线网络远程图像通信终端。
技术背景无线网络远程图像通信终端可以实时地把图像传送到无线通信网络所覆盖的任何位置，它可以被广泛地运用到侦察取证，新闻暗访，物流跟踪，报警监控等领域。目前市场上现有的无线网络远程图像通信终端较多，但大多基于PC(个人计算机)或工控机平台。
与本图像通信终端相关的技术之一是《计算机工程》2002年4月第28卷第4期61-63页中提到的数字图像监控网络报警系统的终端，但是该终端基于PC，而不是基于嵌入式系统，故终端体积大，不利于监控的实现。另一相关技术是《微计算机信息》2003年第8期刊载的北京科技大学信息工程学院张利欣等撰写的论文《无线图像监测系统的研制》，该文研制的无线图像发射装置，采用的是“PC机图像卡+无线网卡”的方式。与本图像通信终端最为相关的技术是北京信志计算机系统工程有限公司研发的“GVA智能交通管理调度系统”中的移动终端。“GVA智能交通管理调度系统”获得了中国国家知识产权局颁发的实用新型专利，专利号是02239808.2，专利名称是“一种定位、图像传输、监控报警系统”。但该移动终端的图像通信单元采用的图像压缩编码/解码方式是软件方式，影响整个图像通信过程的速度，其图像解析度最大仅为300像素×200像素。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种嵌入式无线网络远程图像通信终端，以32位嵌入式微处理器作为硬件核心，实现“嵌入式+无线+网络”三结合，扩展现有图像通信终端的功能，增强其灵活性及降低设备制造成本。
本实用新型的技术方案如下嵌入式无线网络远程图像通信终端，它以32位嵌入式微处理器作为硬件核心，另包括有远程无线网络通信模块、复杂可编程逻辑器件、摄像头、视频解码芯片和图像压缩编码芯片共同构成其中，远程无线网络通信模块的UART接口与嵌入式微处理器的UART0或UART1接口以直通方式连接，复杂可编程逻辑器件作为嵌入式微处理器与图像压缩编码芯片之间的接口芯片。
所述的图像压缩编码芯片的主机总线接口设定为一般总线接口。图像压缩编码芯片的地址线直接连接到嵌入式微处理器的相应地址线，其数据线按反字节顺序直接连接到嵌入式微处理器的相应数据线，同时直接连接到复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚。
所述的嵌入式微处理器的片选引脚CS2、读使能引脚OE/RD、写使能引脚R/W及GPIO(通用输入/输出)引脚PB6直接连接到复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚。
图像压缩编码芯片的数据总线可设定为8位模式或16位模式或32位模式。嵌入式微处理器预留了通用串行总线接口、快速以太网控制器接口和GPIO通用输入/输出接口。
本实用新型的有益效果是(1)实现了“嵌入式+无线+网络”三结合，而现有图像通信终端要么基于PC或工控机平台，要么缺少无线通信功能。嵌入式系统技术更易实现设备独立运行或自主运行。远程无线网络通信模块既可工作在GSM(全球数字移动电话系统)方式，也可工作在GPRS(通用分组无线业务)方式，两种方式均可远程无线接入互联网。
(2)兼容有线方式接入局域网和互联网。
(3)而本图像通信终端的图像压缩编码方式是硬件方式，速度快；图像压缩遵循国际通用标准JPEG(联合摄影专家组)、M-JPEG(运动-联合摄影专家组)和MPEG-1(运动图像专家组-1)；图像解析度最大可为704像素×576像素。
(4)本图像通信终端预留了无缝连接无线局域网的接口资源，便于设备功能升级和扩展。通过基于预留资源进行硬件扩展，可作为有线局域网和无线局域网接入互联网的网桥设备。
(5)图像压缩编码芯片的主机总线接口有两种接口方式，即PCI(外设部件互连)接口方式和一般总线接口方式，现设定为一般总线接口方式，辅之以复杂可编程逻辑器件与嵌入式微处理器相连，消除了PCI接口方式对嵌入式微处理器硬件资源的苛刻要求。
(6)视频解码芯片与图像压缩编码芯片配合，实现了JPEG数码相机和MPEG-1数码摄像机双重功能。
(7)既可根据事先设定的程序自主运行而勿需人员操作，也可通过无线或有线网络遥控运行。
(8)相对于PC和工控机平台同类图像通信终端，设备体积小、重量轻、耗电少、成本低。
图1是本实用新型的系统硬件框图。
图2的a、b、c是W99200F与MCF5272之间的硬件连接图。
图3是EPM7128SLC84-7与MCF5272之间的硬件连接图。
图4是EPM7128SLC84-7与W99200F之间的硬件连接图。
图5是G18与MCF5272之间的硬件连接图。
图6是SAA7113H与W99200F之间的硬件连接图。
图中，1-MCF5272 32位嵌入式微处理器，2-G18远程无线网络通信模块，3-SAA7113H视频解码芯片，4-W99200F图像压缩编码芯片，5-EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件，6-摄像头。
具体实施方式
本实用新型以摩托罗拉(Motorola)公司的32位嵌入式微处理器MCF5272作为硬件核心、以uClinux作为嵌入式操作系统、以摩托罗拉公司的G18作为远程无线网络通信模块、以飞利浦(Philips)公司的SAA7113H作为视频解码芯片、以台湾其乐达(Cheertek)公司的W99200F作为图像压缩编码芯片、以Altera公司的复杂可编程逻辑器件(CPLD)EPM7128SLC84-7作为MCF5272与W99200F之间的接口芯片。
参见图1至图6，本实用新型的体系结构如下(1)设定MCF5272嵌入式微处理器的外部数据总线为32位模式(2)W99200F图像压缩编码芯片与MCF5272嵌入式微处理器之间的硬件连接关系设定W99200F图像压缩编码芯片的主机总线接口为一般总线接口。当设定W99200F图像压缩编码芯片的数据总线为8位模式时，W99200F图像压缩编码芯片的地址线A0～A6与MCF5272嵌入式微处理器的地址线A0～A6直接相连，W99200F图像压缩编码芯片的数据线D0～D7与MCF5272嵌入式微处理器的数据线D24～D31直接相连；当设定W99200F图像压缩编码芯片的数据总线为16位模式时，W99200F图像压缩编码芯片的地址线A0～A6与MCF5272嵌入式微处理器的地址线A1～A7直接相连，W99200F图像压缩编码芯片的数据线D0～D7、D8～D15与MCF5272嵌入式微处理器的数据线D24～D31、D16～D23直接相连；当设定W99200F图像压缩编码芯片的数据总线为32位模式时，W99200F图像压缩编码芯片的地址线A0～A6与MCF5272嵌入式微处理器的地址线A2～A8直接相连，W99200F图像压缩编码芯片的数据线D0～D7、D8～D15、D16～D23、D24～D31与MCF5272嵌入式微处理器的数据线D24～D31、D16～D23、D8～D15、D0～D7直接相连。上述数据线同时连接到EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的相应I/O管脚。W99200F图像压缩编码芯片的输入控制线连接MCF5272嵌入式微处理器的部分控制线经过EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件逻辑处理之后的输出信号线。
(3)W99200F图像压缩编码芯片的输入时钟来源共有两个输入时钟信号，分别来自SAA7113H视频解码芯片的输出时钟信号和EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的输出时钟信号。
(4)EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的输入时钟来源共有两个输入时钟信号，一是来自W99200F图像压缩编码芯片的输出时钟信号，二是来自MCF5272嵌入式微处理器的主时钟信号经过ICS542时钟分频芯片产生的输出时钟信号。
(5)G18远程无线网络通信模块与MCF5272嵌入式微处理器之间的硬件连接关系G18远程无线网络通信模块的UART接口与MCF5272嵌入式微处理器的UART0或UART1接口以直通方式连接。
(6)SAA7113H视频解码芯片与W99200F图像压缩编码芯片之间的硬件连接关系SAA7113H视频解码芯片主要为W99200F图像压缩编码芯片提供27MHz基准时钟信号和8位数据线CCIR-601数字视频信号，并通过I2C(Inter-Integrated Circuit)总线接受W99200F图像压缩编码芯片的控制。
(7)预留资源包括MCF5272嵌入式微处理器的1个通用串行总线(USB)接口、1个快速以太网控制器(FEC)接口和1组GPIO接口，用于硬件扩展，如分别连接USB从/主转换器、以太网设备和数据传感器。
本实用新型的制作过程如下(1)针对MCF5272嵌入式微处理器核心板，即合肥华开源恒信息技术有限公司提供的OEM(原始设备制造厂家)产品HHCF5272-K1，制作底板，将本实用新型需要的MCF5272嵌入式微处理器的引脚引出到底板。
(2)针对基于W99200F图像压缩编码芯片的PCI图像卡，即台湾其乐达公司提供的W99PCI-V200F Ver.2.0，制作底板插座，并将W99200F图像压缩编码芯片的主机总线接口由PCI接口方式改为一般总线接口方式。
(3)根据W99200F图像压缩编码芯片数据总线的设定模式，将W99200F图像压缩编码芯片的7根地址线分别直接连接到MCF5272嵌入式微处理器的相应地址线，参见图2。
(4)根据W99200F图像压缩编码芯片数据总线的设定模式，将W99200F图像压缩编码芯片的数据线按反字节顺序直接连接到MCF5272嵌入式微处理器的相应数据线，同时直接连接到EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚，
参见图2和图3。
(5)将MCF5272嵌入式微处理器的片选(CS2)引脚、读使能(OE/RD)引脚、写使能(R/W)引脚及GPIO引脚PB6直接连接到EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚，参见图3。
(6)将MCF5272嵌入式微处理器的主时钟信号引脚(SDCLK)直接连接到ICS542时钟分频芯片的ICLK引脚，ICS542时钟分频芯片的CLK/2引脚直接连接到EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的第1引脚。
(7)将W99200F图像压缩编码芯片的读使能(RD#)、写使能(WR#)、FIFO读使能(FIFO_RD#)、输出时钟(SDRAM_CLK)、输入时钟(FIFO_RD_CLK)引脚直接连接到EPM7128SLC84-7复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚，参见图4。
(8)将G18远程无线网络通信模块的UART接口的RS232-TXD、RS232-RXD、RS232-RTS、RS232-CTS引脚，分别直接连接到MCF5272嵌入式微处理器的UART0或UART1的URT_TxD、URT_RxD、URT_RTS、URT_CTS引脚，参见图5。
本实用新型的工作过程如下(1)上电自动初始化首先启动uClinux嵌入式操作系统，接着初始化MCF5272的UART0和UART1接口以及PB6，之后初始化W99200F和SAA7113H。
(2)GPRS方式自动接入互联网、建立图像通信链路通过MCF5272的UART0或UART1接口，激活与之相连的G18的GPRS功能，进而接入互联网；根据实际应用所需，可以接着运行FTP(文件传输协议)程序，与接入互联网的其它设备建立图像通信链路。
(3)检测图像通信的触发条件包括本地触发和异地触发两大情形。异地触发条件经由互联网和GPRS网，或者经由SMS(短信息业务)到达本地。
(4)GSM方式自动建立图像通信链路(若前面已启用GPRS方式，则此处省略)当检测到本地触发或异地触发条件时，立即通过MCF5272的UART0或UART1接口，激活与之相连的G18的GSM功能，呼叫异地设备的MODEM(调制解调器)所连接的电话号码，运行PPP(端对端协议)程序，进而与该异地设备建立图像通信链路。
(5)自动数码照相和数码摄像当检测到本地触发或异地触发条件时，SAA7113H将来自摄像头的模拟视频信号解码成数字视频信号，送入W99200F进行压缩编码；数码照相时，编码生成JPEG格式的数据块，送入MCF5272核心板生成JPEG图片文件，暂存在RAM(随机存取存储器)里；数码摄像时，编码生成MPEG-1格式的数据流，送入MCF5272核心板生成MPEG-1视频文件，暂存在RAM里，或者送入MCF5272核心板直接传送到异地设备(见下文)。
(6)自动图像传送GPRS方式运行FTP程序与接入互联网的其它设备建立图像通信链路(若前面已运行，则此处省略)，然后遵循FTP程序的命令集传送JPEG图片文件或MPEG-1视频文件；或者运行视频通信程序传送MPEG-1数据流。
GSM方式运行FTP程序与异地设备建立图像通信链路，若该异地设备事先已经接入互联网，则本地设备也可与接入互联网的其它设备建立图像通信链路，然后遵循FTP程序的命令集传送JPEG图片文件或MPEG-1视频文件。
(7)撤销图像通信链路图像传送完毕之后，一般应及时撤销图像通信链路对于GPRS方式，退出FTP程序即可；对于GSM方式，挂断GSM呼叫连接。
(8)根据实际应用所需，要么回到检测触发条件的状态，要么关断设备的电源。
权利要求1.嵌入式无线网络远程图像通信终端，其特征在于以32位嵌入式微处理器作为硬件核心，另包括有远程无线网络通信模块、复杂可编程逻辑器件、摄像头、视频解码芯片、图像压缩编码芯片；远程无线网络通信模块的通用异步收发器UART接口与嵌入式微处理器的UART0或UART1接口以直通方式连接，复杂可编程逻辑器件作为嵌入式微处理器与图像压缩编码芯片之间的接口芯片。
2.根据权利要求1所述的嵌入式无线网络远程图像通信终端，其特征在于嵌入式微处理器的片选引脚CS2、读使能引脚OE/RD、写使能引脚R/W及GPIO通用输入/输出引脚PB6直接连接到复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚。
3.根据权利要求1或2所述的嵌入式无线网络远程图像通信终端，其特征在于图像压缩编码芯片的主机总线接口设定为Generic Bus一般总线接口。
4.根据权利要求1或2所述的嵌入式无线网络远程图像通信终端，其特征在于图像压缩编码芯片的地址线直接连接到嵌入式微处理器的相应地址线，图像压缩编码芯片的数据线按反字节顺序直接连接到嵌入式微处理器的相应数据线，同时直接连接到复杂可编程逻辑器件的相应I/O引脚。
5.根据权利要求1或2所述的嵌入式无线网络远程图像通信终端，其特征在于图像压缩编码芯片的数据总线可设定为8位模式或16位模式或32位模式。
6.根据权利要求1或2所述的嵌入式无线网络远程图像通信终端，其特征在于嵌入式微处理器预留了通用串行总线接口、快速以太网控制器接口和GPIO通用输入/输出接口。
专利摘要本实用新型涉及一种嵌入式无线网络远程图像通信终端，它以32位嵌入式微处理器作为硬件核心，另包括有远程无线网络通信模块、复杂可编程逻辑器件、摄像头、视频解码芯片和图像压缩编码芯片共同构成其中，远程无线网络通信模块的UART接口与嵌入式微处理器的UART0或UART1接口以直通方式连接，复杂可编程逻辑器件作为嵌入式微处理器与图像压缩编码芯片之间的接口芯片。本终端实现了“嵌入式+无线+网络”三结合，易于实现设备独立运行或自主运行。远程无线网络通信模块既可工作在GSM方式，也可工作在GPRS方式，图像压缩编码方式是硬件方式，速度快，图像解析度最大可为704像素×576像素。通过预留无缝连接无线局域网的接口资源，便于设备功能升级和扩展。
文档编号H04L12/28GK2653598SQ200320114889
公开日2004年11月3日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者钟先信, 李晓毅, 陈帅, 邵小良, 蒋春伦, 赖朝晖, 刘积学 申请人:重庆大学