软件系统设计 - 嵌入式和码分多址实现远程视频监控系统

4 软件系统设计

　　4.1 控制终端程序设计

　　控制终端软件的核心是嵌入式Linux操作系统，一切功能的实现都基于 Linux操作系统完成，Linux本身作为一个桌面系统，进入嵌入式操作系统领域时，需要解决的问题主要包括硬件支持、提供二次开发的环境以及小型化(裁减内核)等，小型化的目的是在满足操作系统基本功能和用户特定需要的情况下，使内核尽可能小，作为一个操作系统，Linux内核主要负责程序的管理与调度、内存的管理及对外设的驱动和管理等，由于Linux内核采用模块化的设计，很多模块可以独立地加载或卸载，所以小型化就是对Linux内核重新编译，在编译时仔细地选择嵌入式设备所需要的功能模块，同时删除不需要的功能，这里只需要串口驱动、USB摄像头接口驱动(包含USB Host，USB Core和USB Device)还有拨号网络应用，还要支持PPP、TCP/IP网络协议，其他都可以删除掉，使系统运行所需要的内核显著减小至1Mb以内。

　　具体程序设计包括Bootloader启动代码、设备驱动程序(USB摄像头接口驱动程序、串口驱动程序)、拨号、PPP及TCP/IP协议处理，监控接收转发控制程序等。控制流程如图3所示。

　　

 

　　a)系统加电后复位。

　　b)Bootloader初始化CPU、SDRAM、分配地址空间等。

　　c) Bootloader把Linux内核的压缩文件解压到SDRAM中，同时把控制权从Bootloader移交到Linux。Linux的内核有两种运行方式可供选择。可以在Flash存储器上直接运行，也可以加载到内存中运行。Flash存储器运行方式就是把内核的可执行映像烧写到Flash存储器上，系统启动时从Flash存储器的某个地址开始运行内核，进入SDRAM继续运行，这种做法能减少内存需要，实际上很多嵌入式系统都采用这种方法，内存加载方式把内核的压缩文件存放在Flash存储器上，系统启动时自动读取压缩文件并在内存中解压，然后开始执行，这种方式相对较复杂，但运行速度更快，我们采用的就是这种方式。

　　d)开始执行SDRAM中的代码，Linux内核初始化，完成堆栈，中断的分配等。

　　e)加载串口驱动模块和USB摄像头驱动模块，完成串口和USB口的初始化。

　　f)运行PPP拨号程序，通过CDMA网络与Internet进行连接，在Linux下的PPP包是专门为解决Modem拨号上网问题而编写的，并且是公开源代码的，PPP拨号脚本程序主要是通过调用pppd和chat这两个应用程序，并通过AT指令实现对Modem的操作。

　　至此，已经建立了从图像采集到图像传输的完整的嵌入式监控系统，但是，作为一个嵌入式操作系统，他是为某一专门的用途而设计的。运行不同的用户应用程序，就可以实现用户要求的不同功能，生动地体现了嵌入式系统的灵活性。

　　我们运行的用户程序是一个无限循环的过程，控制终端在不断等待拍照请求，通过比较识别认为有请求后，CPU通过USB摄像头驱动控制摄像头拍照，同时接收图片并发送控制中心，或通过SMTP协议，发送到指定的Email地址，完成一次请求。

　　4.2 控制中心服务器程序设计

　　服务器端软件实现的主要功能是接收、保存和重显由嵌入式终端发送过来的监控图片，控制中心主机通过拨号、带宽上网等方式登录到Internet上，注意必须申请一个静态IP地址，使主机每次登录到Internet所获得的IP地址(互联网IP地址)不变，主机登录Internet后，即可运行服务器端软件，服务器端程序设计主要包括网络通信、接收图片、保存图片、即时重显图片和察看图片，用户通过此软件可以方便地浏览由控制终端发来的图片。

　　另一种方案是不设置控制中心服务器，控制终端抓怕到的图片直接发送到指定的Email地址，这种方案容易管理，只需定期查收Email，清除Email存储空间即可，运行成本很低，但可靠性差。

　　5 结束语

　　利用无线网络与IT技术对传统监控领域进行革新，是市场的需要，在这个过程中，嵌入式系统因其体积小、处理能力强、支持网络服务等功能，无疑扮演了重要角色。