基于arm的采煤机视频监控系统无线路由设计.pdf

声明声明下面论文由免费论文教育网 http//www.PaperE 用 户转载自互联网，版权归原作者所有，本文档仅供参考，严禁抄袭 免费免费论文论文教育教育网网 - 1 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 基于基于 ARM 的采煤机视频监控系统无线路由 设计 的采煤机视频监控系统无线路由 设计 钟虎，王星** 作者简介钟虎（1986-），男，硕士，江苏徐州，主要研究方向智能化信息处理与控制 通信联系人王星（1979-），男，讲师，主要研究方向无线 mesh 网络. E-mail wx825836 （中国矿业大学信电学院， 江苏徐州 221008） 5 摘要摘要 本文介绍了一种基于 ARM 的视频监控系统无线路由器装置， 该装置在 S3C2440 嵌入 式开发平台上通过无线网络实现客户端与视频终端的远程通信传输。 论文分析了该装置的总 体结构、硬件结构、并重点阐述了监控无线路由器装置的视频数据发送、接收和无线通信模 块驱动移植等几个核心模块的软件设计和实现。 关键词关键词视频监控；无线路由器；ARM；采煤机 10 中图分类号中图分类号TN91 Design of Wireless Router of the Shearer Video Monitoring System Based on the ARM ZHONG Hu, WANG Xing 15 School of Ination and Electrical Engineering of CUMT，Jiangsu Xuzhou 221008 Abstract This paper has designed the wireless router device of video monitoring system of the shearer, which is based on the ARM, with the S3C2440 embedded development plat to remote transmission via wireless networks, arriving at the purpose for connections between client and video terminal. This paper has provided the overall structure of the wireless router, hardware 20 structure, and offered the flow chart of the software design of the core module such as video data sending, receiving, wireless module-driven transplantation, etc. Key words video monitoring; wireless router; ARM; Shearer 0 引言引言 25 自动化与信息化是现代煤矿发展的必然趋势， 其中工作面信息化是目前矿井信息化研究 的重点和难点。在综采工作面上，为了实现采煤机开采的远程可视化监控，需要在井下采煤 机上安装本安兼隔爆摄像仪来实时监控采煤机的割顶与割底情况。 现在煤矿使用的监控系统 以有线模式为主，虽然这一模式可以保证传输画面质量的可靠性，但也存在一些问题，如布 线复杂困难，移动性差，不适合在综采综掘面等移动性要求高的地方使用，而且维护成本比30 较高。为克服这些缺陷，为此我们设计了一种基于 ARM 的视频监控系统无线路由器装置， 该装置采用 S3C2440 嵌入式处理器和 Linux 操作系统，利用设计开发的无线路由软件，在 客户端与服务器视频终端之间建立通信桥梁。 视频监控系统无线路由器装置的设计， 解决了 综采工作面远程可视化开采的一个实际难题， 对综采工作面的信息化推进具有一定的实际意 义。 35 1 系统总体结构系统总体结构 该系统利用两个无线路由器实现其视频数据与云台控制信息的传输。 其中， 应用Ethernet 和视频终端相连的无线路由器， 将摄像头采集的视频数据通过无线通信模块发送到另一无线 - 2 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 路由器，此路由器收到视频数据做出相应处理后，通过与以太网口连接的 Ethernet 传送到客 户端实现监控； 客户端发出的云台控制信息经过反相路径最终送回视频终端设备。 连接框图40 如图 1 所示。 图 1 系统总体连接框图 2 系统硬件结构系统硬件结构 该系统路由器硬件部分主要由无线通信模块 VT6656、DAVICOM 公司的 DM9000 快速45 以太网控制处理器、微处理器 S3C2440、NandFlash、SDRAM 等芯片组成。系统硬件结构 如图 2 所示。 图 2 系统硬件结构 微处理器 S3C2440[1]采用 ARM 公司的 16/32 位 ARM920T RISC 处理器核， 具有 PLL 时50 钟发生器， 16KB 指令 Cache、 16KB 数据 Cache 和存储管理单元 MMU， 主频最高可达 533M。 平台配置了 32M NandFlash 和 64M SDRAM、主从 USB 口、以太网接口、RTC 电路、JTAG 通用接口、音频模块、触摸屏、支持 MPEG4 编解码、32 位数据总线等。 无线通信模块 VT6656 是一种具备 RISC 微控制器、 兼容 802.11a/b/g 标准的无线网络控 制芯片，采用了 IEEE802.11a /b/g 媒体存取控制器，并且集成了一枚基带处理器，可支持55 USB1.1/2.0、EEPROM 和 4 个可编程的 GPIO 接口。该模块提供了宽裕的带宽，能够实现 54Mbps 的高速物理速率连接来满足视频数据的传输。 它通过 USB 接口与处理器相连接， 因 为是射频模块，需要外接天线加强信号的辐射[2]。 终端提供的 RJ45 用户接口用来管理设备。网络控制器选用 DAVICOM 公司的 DM9000 快速以太网控制处理器，配有标准的 10M/100Mz 自适应、大容量的以太网接口，合成了60 MAC、PHY 和 MMU。DM9000 支持 IEEE802.3u、IEEE802.3x 全双工的流控制，并且集成 了接收缓冲区， 使之在接收数据时先把数据放到缓冲区中， 然后由数据链路层直接从该缓冲 区中取走数据。 3 系统软件结构系统软件结构 无线路由器的软件系统分为硬件层、设备驱动层、网络协议层和应用层[3]。完成的功能65 主要包括从 Ethernet 网络获取视频数据 IP 包，通过查找系统路由表来判断是否通过无线 模块将其发送给另一无线路由器，如果路由表不包含相应的路由，则将视频 IP 数据包发送； 通过无线通信模块从无线传输网络接收视频数据， 解出 IP 包并且将其发送给 Ethernet 网络， 最终在客户端实现视频监控。 - 3 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 3.1 路由器的发送模块路由器的发送模块 70 基于 libpcap 函数库的封装 myCap 类可以捕获数据链路层的数据包。myCapIP 类作为 myCap 类的子类， 通过调用 myCapIP 类的 capturechar *buf实现视频数据 IP 包的捕获功能。 该函数中 char *prtnext to.sin_addraddr;；最后利用原始套接字的 myRaw类的 sendIp， 实现将 IP 包发送给相应的套接字地址。在 sendIp函数中，setsockoptsock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, on, sizeofon由于设置了套接字选项为 IP_HDRINCL 的原始套接字，可以 构造 IP 头，因此可以利用它调用 sendmsg, msglen, to, len进行视频数据 IP 包的发送。无线 - 4 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 路由器接收线程流程如图 4 所示。 100 图 4 无线路由器接收线程流程 3.3 路由器的无线通信模块驱动移植路由器的无线通信模块驱动移植 Linux 内核中没有 VT6656 芯片驱动，需要从网上下载相应的 Linux 驱动程序[5]。驱动 程序需要编译成相应的模块，如果直接 make 只是编译为本地机器上的驱动。但使其可以在105 ARM 平台上运行，需要修改驱动文件中的 Makefile 有以下几处 1将其中的 CC、LD 等交叉编译工具变量，分别设置为 arm-linux-gcc、arm-linux-ld。 2 将make –C KERNEL_DIR MMODULE_DIR 改 为make –C /home/study/Linux2.6.24 M/home/study/ VT6656_linux_src_v1.20.03_x86/driver。因为-C 指明 内核所在的文件夹，不写就按照默认路径即本地机器上的内核。 110 3将 Makefile 中的 KSRC 变量直接赋值 KSRC/home/study/Linux2.6.24。 最后执行 make 就可以得到 vntwusb.ko 模块，同时在编译内核时，找到 ARM 板的默认 配置文件，将 wireless 部分作适当修改，并将文件名改为.config 作为默认配置。 4 结论结论 本文针对当前煤矿井下视频传输存在的移动性差，覆盖范围小、传输质量不高等问题，115 设计了一种基于 ARM 的视频监控系统无线路由器装置。本系统能够很好的适应无线网络， 并在 PC 机上对视频监控程序进行了测试，视频清晰无失真。该装置的设计，解决了综采工 作面远程可视化开采的一个实际难题， 对下一步综采工作面的信息化推进具有一定的实际意 义。 [参考文献参考文献] References120 [1] 游林儒，谢俊斌. 无线 Mesh 网络在视频监控中的应用[J]. 电视技术，2008，32（2）87-89. [2] 许良翮. EVDO 和 WiFi 无线路由器的设计与实现[D]. 北京北京邮电大学，2007. [3] 章涤峰，黄学达. 基于 ARM 的 SOHO 路由器的研究与实现[J]. 电信快报，2007，930-32. [4] Neil Matthew, Richard Stones. Linux 程序设计[M]. 陈建，宋健建. 北京北京邮电出版社，2010. [5] 韦东山. 嵌入式 Linux 应用开发完全手册[M]. 北京人民邮电出版社，2010. 125