基于ARM的图像采集与无线传输技术的研究

论文摘要

图像采集技术一直是国内外的一个研究热点,它的应用范围十分广泛,如在银行、商场、质量检测、交通管理等。传统的图像采集系统大多是由PC和专业图像采集卡构成的,通过构建专用网络来进行图像的采集和传输。这种图像采集系统的成本一般较高,而且需要专人看护,系统维护费用较高,且传输距离有限。在偏远山区等较恶劣的环境下,传统图像采集系统很难工作。近年来无线通信技术和嵌入式系统技术的迅速发展,特别是嵌入式微处理器ARM的出现和Linux在嵌入式系统环境中的广泛应用,使图像采集系统的小型化、低成本、低功耗成为可能。在这种背景下,本文提出一种基于ARM的图像采集与无线传输系统的设计方案。整个系统主要由五个部分组成：微处理器、USB摄像头、GPRS模块、存储器模块和其他外围硬件电路。系统可以根据用户需要实现图像数据的采集并进行无线传输。本文所做的主要研究工作分三个阶段完成：第一阶段,仔细研究现有监控系统的特点,找出它们的优缺点,并完成本系统的总体设计工作,确定系统关键模块选型。第二阶段,完成系统的硬件设计,主要包括NAND FLASH接口、SDRAM接口、USB接口、UART接口、LCD接口等电路的设计。第三阶段,完成系统的软件设计。首先完成基于Eclipse的嵌入式集成开发环境的构建,完成了系统引导程序、Linux内核和文件系统的移植工作,然后完成在基于Eclipse的嵌入式集成开发环境中利用video4linux完成图像数据采集和JPEG压缩编码的工作,最后提出了根据GPRS模块检测得到的信号强度来动态选用传输方式实现图像数据无线传输的工作,在服务器端由用户控制系统连续接收还是单幅接收图像。本系统在开发环境的构建上采用Eclipse,以及动态选用传输方式上有所创新。本文所设计的基于ARM的图像采集与无线传输系统具有成本低、功耗少、体积小、无线远距离传输、稳定可靠等特点,基本达到预期的系统功能要求。在智能交通管理、商场安全监督、环境监测、质量监督、家庭安防等方面都有着广阔的应用前景。本文在实现过程中得到了2008年安徽省科技型中小企业技术创新资金项目《基于CDMA和DSP图像处理技术的嵌入式无限监控系统》(项目编号：08CZ3401107)支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 图像采集技术
• 1.2.2 图像数据的无线传输
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 系统总体设计
• 2.1 系统功能描述
• 2.2 系统组成
• 2.3 关键器件的选型
• 2.3.1 嵌入式微处理器ARM的选型
• 2.3.2 图像采集模块的选型
• 2.3.3 GPRS模块的选型
• 2.4 嵌入式操作系统的选型
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件系统设计
• 3.1 硬件系统结构框图
• 3.2 NAND FLASH接口电路设计
• 3.2.1 NAND FLASH和S3C2440 NAND FLASH控制器分析
• 3.2.2 NAND FLASH接口电路
• 3.3 SDRAM接口电路设计
• 3.3.1 S3C2440存储控制器分析
• 3.3.2 SDRAM的选择及接口电路设计
• 3.4 USB接口电路设计
• 3.5 UART接口电路设计
• 3.6 LCD的选择及接口电路设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于Eclipse的软件系统设计
• 4.1 构建基于Eclipse的嵌入式软件集成开发环境
• 4.2 嵌入式linux系统的移植
• 4.2.1 系统引导程序Bootloader的移植
• 4.2.2 移植linux内核
• 4.2.3 移植YAFFS2文件系统
• 4.3 图像采集程序的实现
• 4.3.1 Video4linux简介
• 4.3.2 图像数据的JPEG压缩编码及JPEG文件结构
• 4.3.3 在Eclipse平台下实现图像采集及处理程序
• 4.4 GPRS介绍
• 4.4.1 GPRS系统原理
• 4.4.2 GPRS的特点
• 4.4.3 GPRS网络结构
• 4.5 图像数据无线传输的实现
• 4.5.1 S3C2440 UART分析
• 4.5.2 UART通信的实现
• 4.5.3 图像数据无线传输的实现
• 4.6 服务器端程序设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统调试
• 5.1 常用调试工具介绍
• 5.1.1 硬件工具介绍
• 5.1.2 软件工具介绍
• 5.2 系统调试及问题分析
• 5.3 系统性能测试及分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢