Maxim推出可监控6路电压的微处理器监控电路MAX16055器件集成了复位定时器，无需外部电容器件采用3mm x 3mm超小尺寸封装，理想用于电信、网络设备、存储器件、高端打印机以及计算机等多电压系统中的低压监测6路监测电压中任意一路降至门限以下时，将触发漏极开路复位输出该输出在所有6路电压上升至对应门限之後继续保持至少140ms的复位状态。复位输出内部上拉至VCC省去了外部电阻，但也可以对其过驱动以匹配其它逻辑器件。此外还提供手动复位輸入Maxim提供10种版本的MAX16055，分别具有不同的门限和电源容限以满足所有低压系统的需求。提供-5%和-10%两种容限的3.3V、3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V、1.1V、1.0V和0.9V电源监控预设門限;此外还提供门限可调节的版本以满足目前大多数的标准逻辑器件。器件采用一路被监测输入供电电源范围为1V至5.5V，从而省去了独立嘚VCC引脚MAX16055仅消耗25微安(典型值)的静态电流，工作在-40°C至+125°C汽车级温度范围提供节省空间的3mm

一、概述　　当前，在各类刑事犯罪当中和机动車辆有关的案件为数不少如交通肇事逃逸、盗抢机动车辆等等。如果在市区的重要道路及重点路段设立一个自动监控点实现对过往车辆嘚情况进行24小时不间断、全天候的自动记录即安装公路车辆监测记录系统，则可为公安部门侦破案件提供重要线索与依据并能有效地提高公安部门对机动车辆的管理水平。“道路智能卡口”系统的建设是各地创建平安大道、实现道路安全不可缺少的重要手段也是当前各地公安交警部门创建“科技强警”示范城市的的一个重要举措。 公路车辆监测记录系统利用先进的光电、计算机图像处理、模糊识别、遠程数据访问等技术研制而成系统对通过被监控路段的每一台机动车辆车辆全貌（颜色、车型、和车牌号）进行连续全天候实时记录，系统对抓拍到的的车辆图像进行动态布控对非法行驶的车辆进行抓拍，并将车辆通过卡口监控点的时间、车速及车辆类型等信息一并生荿数据文件保存通过宽带网络将各个监控点的信息传送到远端的监控指挥中心，实现有机共享       本方案由CSST集团下属子公司安防销售（中國）有限公司为上海市浦东新区城市智能监控系统项目设计，它根据项目要求所提实际情况、本公司工程技术人员的实地考察且结合本公司多年来从事安防监控的实践经验而设计的。 二、技术设计方案       2.1系统组成       系统从设备结构上分为路口前端监控系统和中心管理系统两部汾如图2-1所示，从逻辑结构上由四个单元组成，前端摄像及辅助照明单元、图像采集及处理单元、传输单元及中心管理单元图2-1 系统结構图[!--empirenews.page--]　2.2前端摄像及辅助照明单元       根据道路实际情况，前端摄像采用1/3''SonyEXviewCCD摄像（镜头为自动光圈、18倍光学变焦）对车辆的全貌进行监控称为全景摄象机。单方向3车道以内（含）每个方向安装1台全景摄象机，分别用于拍摄车辆前部全景照片；单方向3车道以上情况为取得好的图爿效果，需增加全景摄象机数量摄象机均安装于室外防护罩内。       夜间光线不足时采用低功率的CDM灯或LED灯作为辅助光源进行照明视现场灯咣环境每车道配置1~2个辅助光源。       本方案采用CSST旗下安防销售公司的红外重型智能变速云台、摄像机 　　2.3图像采集及处理单元       图片信息被存儲在现场的嵌入式DVR内，数据将以循环覆盖的方式记录在计算机硬盘内当需要查询或调出数据时，需采用宽带通讯网络回传数据参考图2-4。 图2-4 路口前端工作站示意图（现场型）      以上各个单元组成单机系统即为路口监控工作站，每个监测点至少需要安装一套　　2.5中心管理單元       为了使指挥中心能够迅速获得各个前端监控点的报警信息，发挥指挥中心集中指挥、统一调度的功能提高警力布防的快速性和准确性，所以有必要建立一套道路车辆监控系统管理平台即在指挥中心设立一台中心数据服务器。指挥中心软件由控制软件、数据管理软件、设备监测软件等组成各个用户终端分别具有相应的权限，均为公安网内的内部用户实行分级管理。        采用安防销售公司的红外重型智能变速云台全天候环境设计，高强度铝合金精铸外壳抗冲击、防腐蚀，防护等级达到IP66,带雨刷功能抗强风，运行平稳可靠红外夜视距离大于100米，在夜间对被监控车道路面进行补光可以获得如同白天一样的效果的车辆图片，如图所示 摄像机采用安防销售公司1/2''ExviewHADCCD摄像机。其水平清晰度为520最低照度小于0.01LUX，另外还具有强光抑制功能能够在夜间排除车辆前大灯照射对照片产生的影响，从而拍得清晰的车牌號码镜头采用日本COMPUTAR公司的8倍（8mm-48mm）的手动变焦镜头，便于安装调试时获得最佳的取景范围       图像采集嵌入式DVR，所记录的全景图像分辨率不低于768×576像素点全景图像应能人眼看清车辆类型、号牌、颜色和轮廓及装载情况。按每部车辆至少存贮全景图像1张计算可储存至少150万辆車的图像，具体视当地车流量而定一般情况下至少可储存半年以上车辆信息。当硬盘空间不足时自动对记录时间最早的车辆信息和图爿进行循环覆盖。 道路车辆监控管理平台是针对大中型网络环境下分散监控场所不同种类数字图象设备、安防报警设备集中监控管理的第彡代视频与安防管理平台软件,是一种全数字化、基于网络和高度集中管理的新一代安防管理平台软件.可以对现场PC架构DVR、嵌入式DVR、DVS和网络摄潒机等数字图象设备和报警设备的集中管理除了传统网络视频监控功能外，增加中心集中配置、权限实时认证、流媒体转发、集中存储備份和WEB访问等网络专用软件构建完整大型网络视频与报警管理平台。采用了J2EE、微核心加插件、WEBSERVICE、WEB2.0、O/RMAPPING、AOP、LDAP、SSO等先进技术和架构软件更加穩定、安全、健壮、开放，能够满足当前邮政储蓄监控跨区域大中型网络视频与安防监控领域的各种需求和未来集成到行业大信息管理系統中的需求　　该平台软件不同于第一代数字监控管理软件,只具备简单的网络分控管理,且各安防管理系统相互独立;也不同于第二代集中管理软件,虽然实现多系统集成联网管理,但系统架构不稳定,结合行业业务需求的扩展定制能力差.之所以在提出第三代视频与安防管理平台软件,是应为该平台软件除了具备第二代软件的所有基本安防管理功能外,更是大量采用了诸如J2EE、微核心加插件、WEBSERVICE、WEB2.0、O/RMAPPING、AOP、LDAP、SSO等大量在IT领域已经被证明成熟可靠的先进技术和架构，和已往的安防软件相比,系统更加稳定、安全、健壮、开放最主要的是在当前网络监控客户需求快速變化的市场环境中,可以快速的结合行业客户业务需求定制扩展系统功能.是IT软件开发先进技术和传统安防安防管理软件的有机结合.目前该软件的部分技术已经在国内成功应用超过几亿路，已经成为国内许多数字图像和安防设备厂商的捆绑软件,已经被国内多家城市监控、银行监控和交通监控的联网试点项目中选中[!--empirenews.page--]      Manager系统管理服务器软件：基于J2EE体系和WebSERVICE标准，实现组织与角色管理维护,实现设备集中配置与维护管理、结合任务计划执行和调度、报警处理规则管理、报警获取与分发管理、电子地图集中配置管理、设备巡检和日志管理等功能。       Web服务器软件:基于J2EE体系和WebSERVICE标准,为系统管理、流媒体、报警转发、集中存储检索等所有应用服务器提供统一WEB访问配置界面为前端监控设备提供统一远程监视查询WEB访问界面。       Medium流媒体服务器软件:用于客户端监控中心多客户端复用相同现场图像的流媒体转发管理和现场流媒体带宽限制管理,限淛管理的策略包括路数、用户优先级和事件优先级等.       Storage网络存储管理服务器软件:用于分散加集中存储的环境下按照管理中心软件设定的计划、策略执行高可靠性的图像集中存储、备份、检索和回放管理.       Alarm报警转发软件：在中心监控管理软件设置下统一快速接收现场设备报警信息并转发给指定的中心监控管理软件客户端，可以接入为后台运行的应用服务软件为所有系统管理的监控设备提供报警接收转发服务和短消息报警、邮件报警等远程报警服务，可以接入短消息报警模块       Monitort监控中心主控软件:主要用于接警,监控中心主控工作站内置程序,可以在系统管理服务器认证下访问监控所有现场设备，可以实现轮循预览、报警接警和报警处理、电子地图等功能.支持简单的矩阵解码卡输出控淛       Matrix网络数字矩阵软件:主要用于实现控制数字矩阵控制主机内置解码卡和矩阵卡的任意分组轮循输出、手动切换输出和报警联动输出等功能，支持对其它标准客户端软解码VGA输出的协同控制       （3）现场接入服务器软件：       DVRs数字硬盘录像系统服务器软件：基于PC架构的、功能齐全的數字视频录像与监控应用软件。

摘要 介绍基于LPC2292和μClinux系统的多功能嵌入式车辆行驶监控终端的结构和功能模块的设计；对系统设计的硬件和軟件部分进行详细的分析并就嵌入式系统中的驱动程序的建立进行详细讨论。监控终端可以对车辆各种性能参数进行全方位监控并将總线接口作为车辆在途维护与诊断工具；结合无线通信模块可以建立远程车辆的全方位监控系统，提高车辆管理水平关键词 嵌入式系统 夲监控终端除了具有传统的记录仪所拥有的事故分析功能外，还能在汽车驾驶员超速行驶时发出超速报警声以提醒驾驶员减速行驶，并詳细记录车辆每次的开车时间、行驶里程、行驶时间、最高车速以及每次最高车速的持续时间，方便交通管理部门根据所记录的有关数據对车辆进行有效的管理；同时该设备可实现多种信息处理，显示汽车状况进行自我诊断，对车速、发动机转速、水温、油压、刹车氣压、轮胎压力和蓄电池电压等一系列参数进行有效监控；通过控制发光二极管、液晶显示、蜂鸣器等报警手段为司乘人员提供直接的汽车状况信息并发出各种超限情况的报警等，可有效防范和化解车辆事故的发生另外，终端具有GPRS和GPS模块可将各种监测数据实时传至公司管理中心，方便了公司车辆的统一调度和行车监测利于提高公司管理水平。2 终端功能模块设计    选用带有ARM7TDMI-S内核的LPC2292微控制器可实现对车速、转速信号、开关量信号以及水温、刹车气压、轮胎压力等模拟量信号的采集、处理以及数据的实时存储和显示，通过串口、USB接口可以實现与PC机之间的数据通信通过 CAN和LIN总线接口可实现与汽车上的CAN或LIN节点间的数据通信。该系统的外围接口模块有电源模块、车速等脉冲信号采集模块、水温等模拟信号采集模块、键盘接口模块、存储器模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、LCD显示模块、胎压监测以及通信接口模块系统嘚组成框图如图1所示。限于篇幅本文仅就若干特色功能模块设计作详细分析。2．1 现有运输车辆一般都装有霍尔式集成传感器车速转换荿的电压信号直接送至车速表，信号采集比较方便具体处理方法是直接从车速表的接线端子取得车速信号。具体接线方式根据车速表信號输出电路来确定信号出车速表端子后送至光耦4N35高速隔离开关，再送至集成运放LM358D前置差分电路进一步去除干扰并有效放大，由LM358D输出端(7腳)送至9013进行次级放大至此车速信号已是占空比为50％的方波信号，并已剔除杂波可直接送至微控制器定时捕获端口进行计数，具体电路洳图2所示经反复实验优化，本电路抗干扰能力很强实车测试时无论低速状态或超过110 km／h车速时，均可稳定准确地检测到速度信号同理，发动机转速信号亦可采取类似方法进行处理(在此不再赘述)2．3 CAN总线接口功能设计    CAN正常工作需要具备CAN控制器以及CAN总线驱动器。前者实现网絡层次结构中数据链路层和物理层的功能后者则提供CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。LPC2292微控制器包含两個CAN控制器单个总线上的数据传输速率高达1 Mbps，具有32位寄存器和RAM访问功能带有全局滤波器和验收滤波器。本系统采用CTM8251D双路带隔离CAN收发器臸少可连接110个节点，通过扩展CAN总线接口使得串行通信方式的选择更加多样化。当车内仪表也具有CAN总线接口的时候它们可以直接利用此接口与记录仪通信。CAN总线接口电路如图4所示    CAN通信与一般的串口通信类似，在数据通信前先要对CAN总线进行初始化操作包括CAN控制器的选择、数据寄存器的设置、通信波特率的设置等。初始化完成后需要设置双方的通信协议，建立彼此的连接只有在同一协议下工作的双方財能正确进行数据的交换。本系统设置的CAN通信协议为：无过滤条件、 bypass模式、波特率可以预先设置    函数功能：CAN总线接收数据，并从数据寄存器CANRDA和CANRDB中将数据读进对应的指针中2．4 LIN总线接口电路设计    LIN是低成本网络中的汽车通信协议标准，可以提高通信质量、降低成本将是在汽車中使用汽车分级网络的重要因素。LIN总线是一种简单的单总线系统其软件协议栈比较简单。一个LIN网络由一个主机节点和一个以上的从机節点组成所有的节点都包括有从机服务程序，用来发送和接收数据仅有一个节点包含有主机服务程序。主机程序主要用于发送同步间隔、同步场和ID场(或命令)以控制和协调各个节点的有序通信。    LPC2292微控制器集成有实现LIN总线节点的必要硬件包括UART、捕获输入和足够的定时器，特别是其捕获输入功能为LIN的帧头识别、帧同步 &波特率测量提供了极大的便利。LIN总线接口电路如图5所示主要由LIN物理层接口芯片TJA1020构成，與LPC2292串口2相连其主要完成MCU通信信号与LIN物理总线信号之间的相互转换，为MCU提供一个与LIN物理总线的接口2．5 红外通用接口模块    出于用户统一采集数据需求考虑，本系统设计了通用的红外接口它能够支持红外遥控和数据通信，支持IrDA协议能够方便地与各种符合协议标准的设备进荇通信。该模块由HSDL7001编解码芯片和HSDL3600红外收发芯片组成 HSDL7001与MCU串口相连，原理框图如图6所示    HSDL7001可驱动IrDA兼容的收发器，最高传输速率达11 502 kbps其内部有1個SIR编码器和1个SIR解码器，支持内部(外接3．684 MHz晶振)和外部16XCLK输入两种模式当使用内部时钟时，波特率可通过A0、A1和A2进行调整3 终端软件设计    嵌入式μClinux具有结构小巧、实时性强、稳定性高、可定制性强的特点。在网络通信方面嵌入式操作系统支持TCP／IP及其他协议并提供通信协议动态挂接技术，以及操作系统内部的进程通信应用接口技术本设计采用稳定的2．4版本的内核，并对它进行合理的裁减和加载作为操作平台。μClinux己对本系统采用的主控器有了很好的支持但在编译本系统的内核前，需要修改 μClinux的进程调度沿用了Linux的传统系统每隔一定时间挂起进程，同时系统产生快速和周期性的时钟计时中断并通过调度函数(定时器处理函数)决定进程何时拥有相应的时间片，然后进行相关进程切換这通过父进程调用：fork函数生成子进程来实现。    本系统中为每个任务建立数据处理子进程，包括：车速、转速等信号采集处理任务、串口定时通信任务、USB数据传输任务、GPRS数据传输任务、LCD数据显示更新任务等子进程采用由μClinux内核中的cron组件触发任务机制。系统中的crontab文件记錄了终端的定时数据处理任务信息(可由系统前台设定任务执行周期)时间一到即可被cron触发其相应的子进程。由于采用多进程处理终端可方便地实现多种信号的实时采集以及数据的及时处理、存储和上送。3．2 设备驱动程序是内核与硬件之间的唯一接口也是内核代码的一部汾。当硬件设备要与内核进行交互时就会产生一个中断信号，通过驱动程序预定义的入口点进入内核入口点将此信号保存在栈中并保存被中断任务的寄存器的值。内核提取保存在栈中的中断信号再由内核调用相应的中断处理程序。应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作    本系统用到LPC22292的4路A／D采样接口对水温、刹车气压以及发动机电压状态等参数进行采集。下面以A／D采样驱动程序为例进行汾析：    ①应用程序只有通过对设备文件的open、close、read／write、ioctl等进行操作才能访问硬件设备Linux的扩展文件操作结构 file_operations实现了标准的文件操作到硬件设备操作的映射，每个设备驱动程序都要实现这个接口所定义的部分或全部函数A／D驱动程序的扩展文件操作结构如下：    ②在设备驱动程序中使用中断，是提高系统数据处理速率的有效手段有两项工作要做：    第一，在初始化函数中的register_chrdev()调用之后使用request_irq()函数安装中断处理程序。request_irq()函數声明如下：其中的参数irq是驱动程序使用的设备中断号；handler是中断服务函数指针；flags是一个与中断管理有关的各种选项的字节掩码；device在／proc／interrupts中鼡于显示中断的拥有者；dev_id这个指针用于共享的中断信号线返回0成功，非0失败    基于ARM核的LPC2292为控制核心的嵌入式车辆行驶监控终端，在现有荇车记录仪基础上增加了若干新功能它具有以下特点：    ①以μClinux系统为数据处理平台，通过多任务进程调度机制大大提高了系统处理海量數据的能力实时性得到很大提高，对于车速、发动机转速、刹车气压等监测频率要求高的参数可以精确监测增强了车辆行驶安全性。    ②先进的通信功能CAN、LIN总线接口使得终端可以与具备通用总线接口的车辆融为一体，作为车辆的内置诊断装置可全方位获取车辆参数。USB接口使得监控数据可以方便地保存至系统后台利于数据分析。    ③完善的数据上传与车辆定位跟踪功能管理者不仅可以实时了解车辆的位置现状，而且可以实时监控车辆的运行状态通过司机与管理者的双重监控，可以有效保证车辆的安全运行这对于从事高危运输行业嘚车辆具有重要意义。     总之将高性能的ARM微控制器与嵌入式操作系统运用于车辆行驶监控终端中，既能大大提高车辆数据采集与分析的效率和准确性又可实现对车辆多种性能参数的实时监控，是今后车辆远程实时监控技术的发展趋势    编者注：本文为期刊缩略版，全文见夲刊网站www.mesnet．com．cn

1引言新型高频中小功率逆变电源设备运用电源模块之间的并联实现功率合成，组成积木式、智能化的分布式大功率电源系統是当今很有应用前景的新型技术。将若干电源模块组合起来可以构成任意功率等级的供电系统，有着广泛的应用前景以现场总线為基础的全数字化自动控制系统是当今世界各国在工业自动化领域的热点课题。本文采用CAN现场总线组建监控网络对含DSP的嵌入式智能控制器的电源模块进行单模块和多模块监控。CAN (Controler Area Network)总线属于现场总线的范畴是一种串行数据通信总线。CAN总线结构模型取ISO/OSI参考模型的第1、2、7层协议即物理层、数据链路层和应用层。应用层的内容主要取决于用户的需要所以实际应用CAN总线时，用户可以根据需要实现应用层的功能2 系统结构逆变电源现场总线监控系统包括上位机操作站、现场DSP模块控制器。在系统中设置一台PC计算机(以下均称操作站)它负责对整个系统進行管理。操作站通过CAN接口适配卡与以DSP为核心的逆变电源模块控制器(以下均称控制器)通信实现对逆变电源的监控功能。系统采用适配卡SC2102莋为PC机与CAN总线的接口通过连接器与CAN总线相连，负责CAN总线与PC机之间数据交换的功能模块各个电源模块的控制器间以及模块控制器与操作站之间通过控制器局域网(CAN)连接通信，在硬件实现上采用DSP TMS320LF2407A的内嵌CAN控制器实现与上位机的数字通信操作站软件分为三个基本的模块：通信模塊、主监控模块、数据管理模块。通信模块的功能包括利用CAN适配卡及其函数库实现CAN总线应用层协议，实现操作站与各控制器的网络通信完成通信命令和数据的编/解码以及特殊处理。主监控模块的功能包括提供监控界面；系统运行的初始化配置功能；查询各现场单元的实時采集数据并将数据实时显示；设置被控对象的参数，保证逆变电源的正常运行数据管理与显示模块包括对各现场单元的采集数据的處理，报警统计，报表查询输出；数据查询等3 CAN总线应用层的实现CAN物理层和数据链路层协议在CAN的相关器件中已经基本实现了，而应用层協议至今仍然没有统一的标准并且现实应用又是多种多样的，所以如何选用或制定一种CAN应用层协议，就成为CAN网络应用中的核心问题3.1報文格式操作站与控制器之间的通信是实现监控制功能的基础和关键。针对逆变电源监控系统经过通信双方具体协商制定，使用现场总線CAN网络技术制定了CAN应用层协议，包括报文格式标识符的分配，多报文的处理错误处理等。报文个格式如图2所示(1)广播位  操作站向控淛器发送广播时该位为1，其它情况为0(2)目标地址  表示数据报文所要到达节点的地址。(3)数据包类型(TYPE) 报文的类型(4)RTR位 在数据报文中必须是“显性”电平0，在远程报文中必须是“隐性”电平1(5)数据长度码DLC  标识报文中该字节往后的数据长度，最长为8字节(6)源地址  表示发出数据报文的節点地址，当接收节点收到此报文后会把此源地址作为目标地址发送响应报文。(7)忙  表示操作站正与某一控制器通信此时此位为1。3.2标识苻分配方案由CAN的数据链路层协议已经知道CAN的每一帧都有一个11位的标识符，用来标识该帧数据并且决定仲裁。标识符分配是CAN应用层协议Φ的重要问题标识符要能反映报文的地址信息，报文类型体现报文级别。另外很重要的是报文标识符决不能重复。在逆变电源监控系统CAN应用层协议中标识符由三项确定：广播位，地址域和数据包类型域如图3所示。 这三项包含了是主机还是从机网络节点地址以及報文承载的数据信息。广播位决定一半的优先级因此主机发出的命令优先级一定高于从机的数据。网络节点地址域使不同节点发出的报攵标识符不同3.3 多报文的处理在数据链路层中，CAN协议规定每帧最大8字节为了传输大于8字节的数据包，在应用层中采用多报文机制多报攵发送时要有报文标识，在多报文的发送期间通过识别这一标识判断是否属于同一多报文在多报文发送完毕时有多报文结束标识。在报攵发送期间如果同时收到其它报文则不做处理，待多报文发送完毕后再让它重新发送3.4 错误处理对于数据传输中的错误，应采取分层的概念做出处理即下一层对上一层提交一定可信度的信道，使上一层只关注于解决本层可能出现的错误并解决下一层无法处理，提交上來的错误反之，上一层如果认为下一层信道是安全可靠的在把数据交给下一层后，它将不认为会出现数据传输错误当然对线路断开，目的站离线等严重错误下一层无法解决的错误，交给上一层后上层要有解决措施，帮助恢复下层信道[!--empirenews.page--]CAN网络的特征之一就是安全可靠的链路层，对链路传输中因干扰造成的数据传输错误丢帧错误有自动重发的功能；对线路出现的断线，目标站点不在线等严重错误囿自动离线的功能。因此在应用层将数据交给数据链路层的数据后，认为一定会安全可靠到达目的站点不需要再对丢帧情况，数据传送出错情况作处理只需在应用层向下传输没有接到返回响应报文的情况下重发即可。3.5程序框图应用层的实现程序主要包括操作站发送报攵和接收报文操作站接收报文的程序框图如图4所示，包括发送广播报文反对控制器争主多报文的处理，以及报文数据的处理 操作站囷DSP模块控制器之间通过CAN总线进行通信，主要实现DSP模块控制器将逆变电源自身的状态数据通过CAN总线传送给操作站并将操作站的控制信息经CAN總线传送给DSP模块控制器来控制电源模块的运行。由信息的传送方向可分为操作站传送给DSP模块控制器和DSP模块控制器传送给操作站信息由操莋站传送给DSP模块控制器主要是控制信息和控制命令包括对逆变电源进行开启、关闭，对逆变电源模块运行参数的设定、修改检查电源模塊是否运行正常，查看模块状态以及回应DSP模块控制器发送来的验证操作站是否瘫痪的信号；信息由DSP模块控制器传送给操作站主要是返回操作站发来的控制信号收到的确认信号，发送逆变电源模块状态数据给操作站发送探测操作站是否工作正常并在操作站瘫痪时行使操作站功能的争主信号。4 监控功能实现操作站监控功能包括各逆变电源模块状态数据显示设定和调整逆变电源参数，对DSP模块控制器进行检测绘制逆变电源参数的实时波形，数据存入数据库状态参数打印等功能。监控程序结构如图5所示5 结论该系统已经通过了第一次联和调試，成功的实现了对逆变电源的监控实验证明该监控系统设计合理，监控界面友好易于操作，工作稳定可靠达到了预期的目标。本攵作者创新点：利用CAN总线实现对逆变电源模块间通信并完成对其控制同时实现了CAN总线应用层协议。

1 引言    数字视频是利用诸如摄像机的视頻捕捉设备采集外界影像信息并将影像信息数字化然后将其记录到储存介质(如录像带、硬盘、光盘)或通过网络传输。而视频监控在安全防范系统中具有重要意义这里提出基于TMS320DM355型达芬奇(DaVinci)数字媒体片上系统(DMSoC)的便携式多媒体视频监控器。2 DaVinci技术是TI公司针对数字视频图像处理及应鼡而提供的一套完整的解决方案包括处理器、开发工具、软件以及系统专业技术。DaVinci技术可利用数字信号处理与集成电路技术提供高度集荿的片上系统(SoC)优化和处理数字视频。该片上系统具有高效的处理能力、存储器、I／O带宽同时也是平衡内部互连和专用外设组合。数字視频子系统的硬件和软件集成有可配置和编程的开发工具集DaVinci技术能够使开发人员摆脱数字视频的技术细节，整的达芬奇软件架构涵盖低級的OS驱动程序和应用程序接口APl便于实现数字视频功能。开发人员无需了解各种音频、视频、影像以及语音CODEC背后的机制和DSP的编程仅需调鼡少量函数即可提供编解码功能和视频功能。DaVinci技术通过提供开放式平台降低系统创建和管理的众多组件的复杂性在该平台上，Tl及其第三方合作伙伴集成了构成数字视频系统所需的各种组件这些组件都基于DaVinci平台。同时开放式开发平台还扩展到应用程序实现应用程序也基於相同的DaVinci平台。    DaVinci技术器件由于内部无DSP内核的多媒体处理器采用协处理器MJCP实现多媒体数据编解码。因此TMS320DM355可实现低功耗低成本设计方案。TMS320DM355茬高清MPEG-4编码过程中的功耗约为400 mW而待机功耗仅为1 mW。视频模式下使用基于TMS320DM355的数码相机两节AA电池可录制80 D-cache；它能够处理16／32位指令和8／16／32位数据。它通过使用协处理器CPl5和保护模块增强体系结构并提供数据和程序内存管理单元MMU。MMU具有2个64项的转换旁路缓存器TLB用于储存指令和数据流烸项均可映射存储器的段、大小页。为了保证在内核周期内存取指令和数据提供了独立的16 K字节指令Cache和8 K字节数据Cache，指令和数据Cache通过VIVT4路连接另外，该器件还具有提升内核性能的写缓冲其缓冲数据容量高达17字。    专用的视频图像处理器用于处理视频数据：视频处理子系统VPSS包括視频前端输入接口VPFE和视频末端VPBE输出接口视频前端输入接口用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息，视频末端输出接口输出圖像到SDTVLCD，HDTV等显示屏显示其中视频前端输入(VPFE)接口是由CCD控制器、硬件图像信号处理器一图像通道IP-IPE模块、自动曝光／白平衡／聚焦模块H3A和寄存器组成。CCD控制器可与视频解码器、CMOS传感器或电荷耦合装置连接;IPIPE是实时硬件图形处理器用于实时图像处理，它把从CMOS／CCD得到的原始图形转換为国际电信联盟ITU数字视频标准BT．60I／BT．656的8／16位数字YCbCr 4：2：2；H3A模块则提供原始图形信息    视频末端输出(VPBE)接口由在线视频显示处理器／屏幕视控系统OSD和兼容NTSC／PAL视频输出编码器VENC组成。在线视频显示处理器能显示2组独立的视频窗口或2组独立的OSD窗口．还能以视频窗口、OSD窗口和属性窗口形式显示视频解码器以54．MHz的速率进行D／A转换，提供NTSC／PA LS等格式的视频或音频输出。同时该器件还具有8／16位YCC到18位RGB666数字输出；ITU数字视频标准BT．601／BT．656的8／16位数字YCbCr 4：2：2接口：输出还支持同数字高清电视HDTV(720p／1080i)扩展编码器连接的接口通过缓存逻辑与TMS320DM355的DDR2／mDDR片上控制器相连，便于访问存储器向存储器存储由摄像头监控采集并经VPFE处理的图像信息，便于将存储的图像信息通过VPBE输出到显示设备    该系统设计结构包括硬件系统和运荇在硬件系统上的软件系统，如图2所示图中虚线以下是系统硬件部分，其主要由3个部分组成：图像信息的获取、图像信息的处理和存储、图像信息的展示．即分别对应夜晚也能摄像的PAL／NTSC红外摄像头监控．印刷电路板PCB板硬件对视频信息进行压缩等编码操作和SD卡存储以及TFTLCD播放装置。[!--empirenews.page--]    虚线以上是系统软件部分软件部分包括系统软件、开发支撑软件和应用软件。系统软件包括加载引导Linux操作系统的BootLoader-U-boot、DaVinci技术软件包和Mon-taVista Linux操作系统：开发支撑软件主要是用于数据管理的嵌入式数据库，进行用户图形界面开发的图形用户界面GUI软件；应用软件是在DaVinci技术、操莋系统、数据库和图形用户界面软件基础上开发的便携式多媒体监控器系统5 系统硬件设计    视频监控器主要包括图像信息的获取、图像信息的处理和存储、图像信息展示3部分。对应PAL／NTSC红外摄像头监控用于获取视频信号；PCB印刷电路板和SD卡用于完成视频信息的处理和存储；TFT LCD用于播放和展示    系统构成与信号流向如图3所示，为了方便信号流程的表示将视频处理子系统VPSS的两个部分独立，视频处理前端VPFE连接信号的输叺端视频处理后端VPBE连接信号的输出端。从图3可看出利用TMS320DM355基本上在不增加外围控制器的情况下就可构成一个便携式多媒体监控器    选择红外摄像头监控是因为实际的视频监控中通常晚上也需要监控，如果没有这种需求可选择普通的摄像机；因为红外摄像头监控输出信号一般嘟是NTSC／PAL制的模拟电视信号而TMS320DM355的视频输入信号是通过VPFE的CCD控制器CCDC引入的，而该控制器的接口是标准的ITU BT．601／BT．656数字视频信号所以还需增加一個将NTSC／PAL的模拟信号转换成BT．601／BT．656的解码器。LCD采用TFTLCD模拟真彩LCD屏它比伪彩DSTN屏的分辨率和显示效果都好。它是实现系统监控现场的视频图像和哆媒体功能的主要因素用于播放视频多媒体和显示静态图片。    由于红外摄像头监控和TFT LCD一般都是直接购买市场上成熟的外设产品下面较為详细的分析系统中视频图像的处理和存储部分，也就是PCB板部分这里是一种连接形式，如图4所示还根据图3给出的系统框图并结合TMS320DM-355接口嘚电气和物理特性选择其他功能相同的器件。    通过MXI和MXO引脚外接晶体振荡器为TMS320-DM355提供时钟源．再通过片内时钟控制电路为片内各控制器提供所需时钟其中系统外接晶体振荡器可提供24 MHz或36 MHz的时钟，由MXIlMXO1引脚引入，通过锁相环控制器PLLCl为ARMMJCP和其他片上外围接口控制器提供时钟，通过锁楿环控制器PLLC2为DDR和PHY提供时钟；通过MXl2MXO2引入27 MHz时钟为视频处理子系统VPSS提供时钟。    该系统采用电池供电通过具有3个DC／DC转换器和3个线性稳压器LDO接口，可输出1~6 V电压的电源管理器件TPS65021实现它由1节锂离子电池供电，由TMS320DM355通过I2C与之通信实现各路输出电源电压的控制，分别为内核、存储器和I／O接口可提供1.3 V、1．8 V和3．3 其存储包括2个MMC／SD卡接口和2个扩展存储接口EMIF前者实现2个SD卡存储器的扩展连接；后者包括DDR控制器和异步扩展存储接口AEMIF，汾别用于扩展连接对DDR存储器和Flash存储器TMS320DM355与这3种存储器直接相连。    4路PAL／NTSC模拟视频输入信号通过4个3 V的视频前端滤波器放大器OPA369放大经过视频输絀格式可编程控制的TVP5146将模拟信号变成所需的ITU数字信号，再经过2个12位2选1的FET多路复用器／多路解复用器对输入的4路视频信号选择1路输入TMS320DM355的VPF完成視频输入其中OPA369支持S-Video、CVBS、SDTV等级的影像带宽。TVP5146是高性能混合信号视频解码器可将基带模拟NTSC、PAL及SECAM视频信号转换为数字分量视频信号；可支持10組视频输入，包括S端子、YPbPr以及RGB；输出ITU-R BT．656；并有提供最佳亮色分离效果的5线自适应梳状滤波器和4路可提供出色防噪性能的10位、30 MS／s模数转换器视频输出信号通过TMS320DM355的VPBE与3通道集成视频缓冲器THS7315连接输出PAL／NTSC、Y和C信号，而外接LCD的背光通过白光LED驱动充电泵TPS60230驱动其中THS7315视频缓冲放大器采用五階巴特沃思滤波器，可AC耦合和DC耦合可用作编码器的D／A转换器重建滤波器，或作为A／D转换器的抗混淆滤波器；它支持HDTV、SDTV、CVBS、S-Video、YUV、YPbPr、480i／576i以及哆种数字媒体处理器输入TPS60230具有无需电感，可限制浪涌电流低输人纹波与低电磁干扰(EMI)和较宽输入电压范围2．7-6．5 A／D转换器相连实现音频，該器件具有麦克风偏置、音效与陷波滤波器的低功耗立体声A／D转换器包括线路输入放大器、升压放大器、麦克风偏置、可编程增益控制、音效以及自动音量控制功能。音箱和喇叭用于输出音频信号通过TMS320DM355的音频接口与ASP控制器连接，并根据外围连接物理设备选择AC97音频编码接ロ、FS、TDM 对视频和图片的操作功能可以通过触摸屏实现．触摸屏的功能是通过电平转换器PGA9306、温度传感器TMPl00与TMS320DM355的串行外围接口SPI共同完成电平转換器PGA9306实现触摸屏的物理电平和CMOS电平之间的转换。而具有I2C串行接口的数字温度传感器实现触摸屏的功能而触摸按键式记录器可以实现多媒體等操作的按键化操作。串口和USB OTG都是常规直接与物理接口的连接．其中USB OTG(On The Go)控制器便于USB设备连接。6 系统软件设计    软件开发实现比较复杂涉忣到操作系统、音视频编解码算法及ARM和MJCP之间的分工协作．图5给出4路视频多媒体监控器的主程序流程，图6给出监控部分的流程图    主程序完荿系统的加载，包括BootLoader的启动和加载硬件驱动程序、SQLite、MiniGUI的操作系统的加载和启动，操作系统启动成功后通过Shell程序加载启动多媒体监控系统軟件进入监控系统。    监控首先判断是一路视频播放和录制还是4路视频的循环分时录制；其次在成音、视频播放的同时完成音、视频的錄制，在录制视频前要先对视频进行MPEG-4压缩同时还需要注意音视频的同步。7 结论    实现了基于达芬奇技术TMS320DM355的4路视频多媒体监控器系统详细汾析其硬件设计和软件设计。该系统设计采用最新的技术降低产品成本，功耗具有很强的实用性。该视频多媒体监控器可广泛应用于囚流密集和流动性大的车站、码头、机场、公园、银行、政府、超市及商业街等视频监控领域

1 引言    数字视频是利用诸如摄像机的视频捕捉设备采集外界影像信息并将影像信息数字化，然后将其记录到储存介质(如录像带、硬盘、光盘)或通过网络传输而视频监控在安全防范系统中具有重要意义。这里提出基于TMS320DM355型达芬奇(DaVinci)数字媒体片上系统(DMSoC)的便携式多媒体视频监控器2 DaVinci技术是TI公司针对数字视频图像处理及应用而提供的一套完整的解决方案，包括处理器、开发工具、软件以及系统专业技术DaVinci技术可利用数字信号处理与集成电路技术提供高度集成的爿上系统(SoC)，优化和处理数字视频该片上系统具有高效的处理能力、存储器、I／O带宽。同时也是平衡内部互连和专用外设组合数字视频孓系统的硬件和软件集成有可配置和编程的开发工具集。DaVinci技术能够使开发人员摆脱数字视频的技术细节整的达芬奇软件架构涵盖低级的OS驅动程序和应用程序接口APl。便于实现数字视频功能开发人员无需了解各种音频、视频、影像以及语音CODEC背后的机制和DSP的编程，仅需调用少量函数即可提供编解码功能和视频功能DaVinci技术通过提供开放式平台降低系统创建和管理的众多组件的复杂性。在该平台上Tl及其第三方合莋伙伴集成了构成数字视频系统所需的各种组件，这些组件都基于DaVinci平台同时开放式开发平台还扩展到应用程序，实现应用程序也基于相哃的DaVinci平台    DaVinci技术器件由于内部无DSP内核的多媒体处理器，采用协处理器MJCP实现多媒体数据编解码因此TMS320DM355可实现低功耗，低成本设计方案TMS320DM355在高清MPEG-4编码过程中的功耗约为400 mW，而待机功耗仅为1 mW视频模式下使用基于TMS320DM355的数码相机，两节AA电池可录制80 D-cache；它能够处理16／32位指令和8／16／32位数据它通过使用协处理器CPl5和保护模块增强体系结构，并提供数据和程序内存管理单元MMUMMU具有2个64项的转换旁路缓存器TLB用于储存指令和数据流，每项均可映射存储器的段、大小页为了保证在内核周期内存取指令和数据，提供了独立的16 K字节指令Cache和8 K字节数据Cache指令和数据Cache通过VIVT4路连接。另外该器件还具有提升内核性能的写缓冲，其缓冲数据容量高达17字    专用的视频图像处理器用于处理视频数据：视频处理子系统VPSS包括视频湔端输入接口VPFE和视频末端VPBE输出接口，视频前端输入接口用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息视频末端输出接口输出图像箌SDTV，LCDHDTV等显示屏显示。其中视频前端输入(VPFE)接口是由CCD控制器、硬件图像信号处理器一图像通道IP-IPE模块、自动曝光／白平衡／聚焦模块H3A和寄存器組成CCD控制器可与视频解码器、CMOS传感器或电荷耦合装置连接;IPIPE是实时硬件图形处理器，用于实时图像处理它把从CMOS／CCD得到的原始图形转换为國际电信联盟ITU数字视频标准BT．60I／BT．656的8／16位数字YCbCr 4：2：2；H3A模块则提供原始图形信息。    视频末端输出(VPBE)接口由在线视频显示处理器／屏幕视控系统OSD囷兼容NTSC／PAL视频输出编码器VENC组成在线视频显示处理器能显示2组独立的视频窗口或2组独立的OSD窗口．还能以视频窗口、OSD窗口和属性窗口形式显礻。视频解码器以54．MHz的速率进行D／A转换提供NTSC／PA L，S等格式的视频或音频输出同时该器件还具有8／16位YCC到18位RGB666数字输出；ITU数字视频标准BT．601／BT．656嘚8／16位数字YCbCr 4：2：2接口：输出还支持同数字高清电视HDTV(720p／1080i)扩展编码器连接的接口。通过缓存逻辑与TMS320DM355的DDR2／mDDR片上控制器相连便于访问存储器，向存储器存储由摄像头监控采集并经VPFE处理的图像信息便于将存储的图像信息通过VPBE输出到显示设备。    该系统设计结构包括硬件系统和运行在硬件系统上的软件系统如图2所示。图中虚线以下是系统硬件部分其主要由3个部分组成：图像信息的获取、图像信息的处理和存储、图潒信息的展示．即分别对应夜晚也能摄像的PAL／NTSC红外摄像头监控．印刷电路板PCB板硬件对视频信息进行压缩等编码操作和SD卡存储，以及TFTLCD播放装置[!--empirenews.page--]    虚线以上是系统软件部分，软件部分包括系统软件、开发支撑软件和应用软件系统软件包括加载引导Linux操作系统的。BootLoader-U-boot、DaVinci技术软件包和Mon-taVista Linux操作系统：开发支撑软件主要是用于数据管理的嵌入式数据库进行用户图形界面开发的图形用户界面GUI软件；应用软件是在DaVinci技术、操作系統、数据库和图形用户界面软件基础上开发的便携式多媒体监控器系统。5 系统硬件设计    视频监控器主要包括图像信息的获取、图像信息的處理和存储、图像信息展示3部分对应PAL／NTSC红外摄像头监控用于获取视频信号；PCB印刷电路板和SD卡用于完成视频信息的处理和存储；TFT LCD用于播放囷展示。    系统构成与信号流向如图3所示为了方便信号流程的表示，将视频处理子系统VPSS的两个部分独立视频处理前端VPFE连接信号的输入端，视频处理后端VPBE连接信号的输出端从图3可看出利用TMS320DM355基本上在不增加外围控制器的情况下就可构成一个便携式多媒体监控器。    选择红外摄潒头监控是因为实际的视频监控中通常晚上也需要监控如果没有这种需求可选择普通的摄像机；因为红外摄像头监控输出信号一般都是NTSC／PAL制的模拟电视信号，而TMS320DM355的视频输入信号是通过VPFE的CCD控制器CCDC引入的而该控制器的接口是标准的ITU BT．601／BT．656数字视频信号，所以还需增加一个将NTSC／PAL的模拟信号转换成BT．601／BT．656的解码器LCD采用TFTLCD模拟真彩LCD屏，它比伪彩DSTN屏的分辨率和显示效果都好它是实现系统监控现场的视频图像和多媒體功能的主要因素，用于播放视频多媒体和显示静态图片    由于红外摄像头监控和TFT LCD一般都是直接购买市场上成熟的外设产品，下面较为详細的分析系统中视频图像的处理和存储部分也就是PCB板部分。这里是一种连接形式如图4所示，还根据图3给出的系统框图并结合TMS320DM-355接口的电氣和物理特性选择其他功能相同的器件    通过MXI和MXO引脚外接晶体振荡器为TMS320-DM355提供时钟源．再通过片内时钟控制电路为片内各控制器提供所需时鍾。其中系统外接晶体振荡器可提供24 MHz或36 MHz的时钟由MXIl，MXO1引脚引入通过锁相环控制器PLLCl为ARM，MJCP和其他片上外围接口控制器提供时钟通过锁相环控制器PLLC2为DDR和PHY提供时钟；通过MXl2，MXO2引入27 MHz时钟为视频处理子系统VPSS提供时钟    该系统采用电池供电，通过具有3个DC／DC转换器和3个线性稳压器LDO接口可輸出1~6 V电压的电源管理器件TPS65021实现。它由1节锂离子电池供电由TMS320DM355通过I2C与之通信，实现各路输出电源电压的控制分别为内核、存储器和I／O接口鈳提供1.3 V、1．8 V和3．3 其存储包括2个MMC／SD卡接口和2个扩展存储接口EMIF。前者实现2个SD卡存储器的扩展连接；后者包括DDR控制器和异步扩展存储接口AEMIF分别鼡于扩展连接对DDR存储器和Flash存储器。TMS320DM355与这3种存储器直接相连    4路PAL／NTSC模拟视频输入信号通过4个3 V的视频前端滤波器放大器OPA369放大，经过视频输出格式可编程控制的TVP5146将模拟信号变成所需的ITU数字信号再经过2个12位2选1的FET多路复用器／多路解复用器对输入的4路视频信号选择1路输入TMS320DM355的VPF完成视频輸入。其中OPA369支持S-Video、CVBS、SDTV等级的影像带宽TVP5146是高性能混合信号视频解码器，可将基带模拟NTSC、PAL及SECAM视频信号转换为数字分量视频信号；可支持10组视頻输入包括S端子、YPbPr以及RGB；输出ITU-R BT．656；并有提供最佳亮色分离效果的5线自适应梳状滤波器和4路可提供出色防噪性能的10位、30 MS／s模数转换器。视頻输出信号通过TMS320DM355的VPBE与3通道集成视频缓冲器THS7315连接输出PAL／NTSC、Y和C信号而外接LCD的背光通过白光LED驱动充电泵TPS60230驱动。其中THS7315视频缓冲放大器采用五阶巴特沃思滤波器可AC耦合和DC耦合，可用作编码器的D／A转换器重建滤波器或作为A／D转换器的抗混淆滤波器；它支持HDTV、SDTV、CVBS、S-Video、YUV、YPbPr、480i／576i以及多种數字媒体处理器输入。TPS60230具有无需电感可限制浪涌电流，低输人纹波与低电磁干扰(EMI)和较宽输入电压范围2．7-6．5 A／D转换器相连实现音频该器件具有麦克风偏置、音效与陷波滤波器的低功耗立体声A／D转换器，包括线路输入放大器、升压放大器、麦克风偏置、可编程增益控制、音效以及自动音量控制功能音箱和喇叭用于输出音频信号，通过TMS320DM355的音频接口与ASP控制器连接并根据外围连接物理设备选择AC97音频编码接口、FS、TDM 对视频和图片的操作功能可以通过触摸屏实现．触摸屏的功能是通过电平转换器PGA9306、温度传感器TMPl00与TMS320DM355的串行外围接口SPI共同完成。电平转换器PGA9306實现触摸屏的物理电平和CMOS电平之间的转换而具有I2C串行接口的数字温度传感器实现触摸屏的功能。而触摸按键式记录器可以实现多媒体等操作的按键化操作串口和USB OTG都是常规直接与物理接口的连接．其中USB OTG(On The Go)控制器，便于USB设备连接6 系统软件设计    软件开发实现比较复杂，涉及到操作系统、音视频编解码算法及ARM和MJCP之间的分工协作．图5给出4路视频多媒体监控器的主程序流程图6给出监控部分的流程图。    主程序完成系統的加载包括BootLoader的启动和加载，硬件驱动程序、SQLite、MiniGUI的操作系统的加载和启动操作系统启动成功后通过Shell程序加载启动多媒体监控系统软件，进入监控系统    监控首先判断是一路视频播放和录制，还是4路视频的循环分时录制；其次在成音、视频播放的同时完成音、视频的录制在录制视频前要先对视频进行MPEG-4压缩。同时还需要注意音视频的同步7 结论    实现了基于达芬奇技术TMS320DM355的4路视频多媒体监控器系统，详细分析其硬件设计和软件设计该系统设计采用最新的技术，降低产品成本功耗，具有很强的实用性该视频多媒体监控器可广泛应用于人流密集和流动性大的车站、码头、机场、公园、银行、政府、超市及商业街等视频监控领域。

1 引言    数字视频是利用诸如摄像机的视频捕捉设備采集外界影像信息并将影像信息数字化然后将其记录到储存介质(如录像带、硬盘、光盘)或通过网络传输。而视频监控在安全防范系统Φ具有重要意义这里提出基于TMS320DM355型达芬奇(DaVinci)数字媒体片上系统(DMSoC)的便携式多媒体视频监控器。2 DaVinci技术是TI公司针对数字视频图像处理及应用而提供嘚一套完整的解决方案包括处理器、开发工具、软件以及系统专业技术。DaVinci技术可利用数字信号处理与集成电路技术提供高度集成的片上系统(SoC)优化和处理数字视频。该片上系统具有高效的处理能力、存储器、I／O带宽同时也是平衡内部互连和专用外设组合。数字视频子系統的硬件和软件集成有可配置和编程的开发工具集DaVinci技术能够使开发人员摆脱数字视频的技术细节，整的达芬奇软件架构涵盖低级的OS驱动程序和应用程序接口APl便于实现数字视频功能。开发人员无需了解各种音频、视频、影像以及语音CODEC背后的机制和DSP的编程仅需调用少量函數即可提供编解码功能和视频功能。DaVinci技术通过提供开放式平台降低系统创建和管理的众多组件的复杂性在该平台上，Tl及其第三方合作伙伴集成了构成数字视频系统所需的各种组件这些组件都基于DaVinci平台。同时开放式开发平台还扩展到应用程序实现应用程序也基于相同的DaVinci岼台。    DaVinci技术器件由于内部无DSP内核的多媒体处理器采用协处理器MJCP实现多媒体数据编解码。因此TMS320DM355可实现低功耗低成本设计方案。TMS320DM355在高清MPEG-4编碼过程中的功耗约为400 mW而待机功耗仅为1 mW。视频模式下使用基于TMS320DM355的数码相机两节AA电池可录制80 D-cache；它能够处理16／32位指令和8／16／32位数据。它通过使用协处理器CPl5和保护模块增强体系结构并提供数据和程序内存管理单元MMU。MMU具有2个64项的转换旁路缓存器TLB用于储存指令和数据流每项均可映射存储器的段、大小页。为了保证在内核周期内存取指令和数据提供了独立的16 K字节指令Cache和8 K字节数据Cache，指令和数据Cache通过VIVT4路连接另外，該器件还具有提升内核性能的写缓冲其缓冲数据容量高达17字。    专用的视频图像处理器用于处理视频数据：视频处理子系统VPSS包括视频前端輸入接口VPFE和视频末端VPBE输出接口视频前端输入接口用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息，视频末端输出接口输出图像到SDTVLCD，HDTV等显示屏显示其中视频前端输入(VPFE)接口是由CCD控制器、硬件图像信号处理器一图像通道IP-IPE模块、自动曝光／白平衡／聚焦模块H3A和寄存器组成。CCD控制器可与视频解码器、CMOS传感器或电荷耦合装置连接;IPIPE是实时硬件图形处理器用于实时图像处理，它把从CMOS／CCD得到的原始图形转换为国际電信联盟ITU数字视频标准BT．60I／BT．656的8／16位数字YCbCr 4：2：2；H3A模块则提供原始图形信息    视频末端输出(VPBE)接口由在线视频显示处理器／屏幕视控系统OSD和兼嫆NTSC／PAL视频输出编码器VENC组成。在线视频显示处理器能显示2组独立的视频窗口或2组独立的OSD窗口．还能以视频窗口、OSD窗口和属性窗口形式显示視频解码器以54．MHz的速率进行D／A转换，提供NTSC／PA LS等格式的视频或音频输出。同时该器件还具有8／16位YCC到18位RGB666数字输出；ITU数字视频标准BT．601／BT．656的8／16位数字YCbCr 4：2：2接口：输出还支持同数字高清电视HDTV(720p／1080i)扩展编码器连接的接口通过缓存逻辑与TMS320DM355的DDR2／mDDR片上控制器相连，便于访问存储器向存储器存储由摄像头监控采集并经VPFE处理的图像信息，便于将存储的图像信息通过VPBE输出到显示设备    该系统设计结构包括硬件系统和运行在硬件系统上的软件系统，如图2所示图中虚线以下是系统硬件部分，其主要由3个部分组成：图像信息的获取、图像信息的处理和存储、图像信息的展示．即分别对应夜晚也能摄像的PAL／NTSC红外摄像头监控．印刷电路板PCB板硬件对视频信息进行压缩等编码操作和SD卡存储以及TFTLCD播放装置。[!--empirenews.page--]    虛线以上是系统软件部分软件部分包括系统软件、开发支撑软件和应用软件。系统软件包括加载引导Linux操作系统的BootLoader-U-boot、DaVinci技术软件包和Mon-taVista Linux操作系统：开发支撑软件主要是用于数据管理的嵌入式数据库，进行用户图形界面开发的图形用户界面GUI软件；应用软件是在DaVinci技术、操作系统、數据库和图形用户界面软件基础上开发的便携式多媒体监控器系统5 系统硬件设计    视频监控器主要包括图像信息的获取、图像信息的处理囷存储、图像信息展示3部分。对应PAL／NTSC红外摄像头监控用于获取视频信号；PCB印刷电路板和SD卡用于完成视频信息的处理和存储；TFT LCD用于播放和展礻    系统构成与信号流向如图3所示，为了方便信号流程的表示将视频处理子系统VPSS的两个部分独立，视频处理前端VPFE连接信号的输入端视頻处理后端VPBE连接信号的输出端。从图3可看出利用TMS320DM355基本上在不增加外围控制器的情况下就可构成一个便携式多媒体监控器    选择红外摄像头監控是因为实际的视频监控中通常晚上也需要监控，如果没有这种需求可选择普通的摄像机；因为红外摄像头监控输出信号一般都是NTSC／PAL制嘚模拟电视信号而TMS320DM355的视频输入信号是通过VPFE的CCD控制器CCDC引入的，而该控制器的接口是标准的ITU BT．601／BT．656数字视频信号所以还需增加一个将NTSC／PAL的模拟信号转换成BT．601／BT．656的解码器。LCD采用TFTLCD模拟真彩LCD屏它比伪彩DSTN屏的分辨率和显示效果都好。它是实现系统监控现场的视频图像和多媒体功能的主要因素用于播放视频多媒体和显示静态图片。    由于红外摄像头监控和TFT LCD一般都是直接购买市场上成熟的外设产品下面较为详细的汾析系统中视频图像的处理和存储部分，也就是PCB板部分这里是一种连接形式，如图4所示还根据图3给出的系统框图并结合TMS320DM-355接口的电气和粅理特性选择其他功能相同的器件。    通过MXI和MXO引脚外接晶体振荡器为TMS320-DM355提供时钟源．再通过片内时钟控制电路为片内各控制器提供所需时钟其中系统外接晶体振荡器可提供24 MHz或36 MHz的时钟，由MXIlMXO1引脚引入，通过锁相环控制器PLLCl为ARMMJCP和其他片上外围接口控制器提供时钟，通过锁相环控制器PLLC2为DDR和PHY提供时钟；通过MXl2MXO2引入27 MHz时钟为视频处理子系统VPSS提供时钟。    该系统采用电池供电通过具有3个DC／DC转换器和3个线性稳压器LDO接口，可输出1~6 V電压的电源管理器件TPS65021实现它由1节锂离子电池供电，由TMS320DM355通过I2C与之通信实现各路输出电源电压的控制，分别为内核、存储器和I／O接口可提供1.3 V、1．8 V和3．3 其存储包括2个MMC／SD卡接口和2个扩展存储接口EMIF前者实现2个SD卡存储器的扩展连接；后者包括DDR控制器和异步扩展存储接口AEMIF，分别用于擴展连接对DDR存储器和Flash存储器TMS320DM355与这3种存储器直接相连。    4路PAL／NTSC模拟视频输入信号通过4个3 V的视频前端滤波器放大器OPA369放大经过视频输出格式可編程控制的TVP5146将模拟信号变成所需的ITU数字信号，再经过2个12位2选1的FET多路复用器／多路解复用器对输入的4路视频信号选择1路输入TMS320DM355的VPF完成视频输入其中OPA369支持S-Video、CVBS、SDTV等级的影像带宽。TVP5146是高性能混合信号视频解码器可将基带模拟NTSC、PAL及SECAM视频信号转换为数字分量视频信号；可支持10组视频输叺，包括S端子、YPbPr以及RGB；输出ITU-R BT．656；并有提供最佳亮色分离效果的5线自适应梳状滤波器和4路可提供出色防噪性能的10位、30 MS／s模数转换器视频输絀信号通过TMS320DM355的VPBE与3通道集成视频缓冲器THS7315连接输出PAL／NTSC、Y和C信号，而外接LCD的背光通过白光LED驱动充电泵TPS60230驱动其中THS7315视频缓冲放大器采用五阶巴特沃思滤波器，可AC耦合和DC耦合可用作编码器的D／A转换器重建滤波器，或作为A／D转换器的抗混淆滤波器；它支持HDTV、SDTV、CVBS、S-Video、YUV、YPbPr、480i／576i以及多种数字媒体处理器输入TPS60230具有无需电感，可限制浪涌电流低输人纹波与低电磁干扰(EMI)和较宽输入电压范围2．7-6．5 A／D转换器相连实现音频，该器件具囿麦克风偏置、音效与陷波滤波器的低功耗立体声A／D转换器包括线路输入放大器、升压放大器、麦克风偏置、可编程增益控制、音效以忣自动音量控制功能。音箱和喇叭用于输出音频信号通过TMS320DM355的音频接口与ASP控制器连接，并根据外围连接物理设备选择AC97音频编码接口、FS、TDM 对視频和图片的操作功能可以通过触摸屏实现．触摸屏的功能是通过电平转换器PGA9306、温度传感器TMPl00与TMS320DM355的串行外围接口SPI共同完成电平转换器PGA9306实现觸摸屏的物理电平和CMOS电平之间的转换。而具有I2C串行接口的数字温度传感器实现触摸屏的功能而触摸按键式记录器可以实现多媒体等操作嘚按键化操作。串口和USB OTG都是常规直接与物理接口的连接．其中USB OTG(On The Go)控制器便于USB设备连接。6 系统软件设计    软件开发实现比较复杂涉及到操作系统、音视频编解码算法及ARM和MJCP之间的分工协作．图5给出4路视频多媒体监控器的主程序流程，图6给出监控部分的流程图    主程序完成系统的加载，包括BootLoader的启动和加载硬件驱动程序、SQLite、MiniGUI的操作系统的加载和启动，操作系统启动成功后通过Shell程序加载启动多媒体监控系统软件进叺监控系统。    监控首先判断是一路视频播放和录制还是4路视频的循环分时录制；其次在成音、视频播放的同时完成音、视频的录制，在錄制视频前要先对视频进行MPEG-4压缩同时还需要注意音视频的同步。7 结论    实现了基于达芬奇技术TMS320DM355的4路视频多媒体监控器系统详细分析其硬件设计和软件设计。该系统设计采用最新的技术降低产品成本，功耗具有很强的实用性。该视频多媒体监控器可广泛应用于人流密集囷流动性大的车站、码头、机场、公园、银行、政府、超市及商业街等视频监控领域

1 引言    物流车、货车、押钞车通常是不法分子的攻击目标，如何能在抢劫事故发生后有效捉拿罪犯?在大中城市交通事故的发生率非常高，而不少事故发生后难以判断谁是责任方，相互争吵皆因不能提出有力证据。为了解决这些问题提出车辆实时视频记录要求。    车载视频监控系统是将视频技术应用于汽车、火车等交通笁具其基本功能是监视并记录交通工具内外的环境状况。其中图像传输和存储中非常关键问题就是图像信号巨大的数据量对一定容量嘚传输通道和存储介质造成巨大压力和困难。为了节约传输带宽与存储必须对视频信息进行高效压缩。该系统采用FPGA为主控中心以ADI公司嘚实时压缩和解压缩高质量运动图像和静止数字图像的JPEG2000编解码器ADV212为核心设计和实现。2 YUV4：2：2格式(8位)的数字视频信号由视频信号输出数据总線传输到ADV212的视频接口。同时输出像素时钟PCLK为ADV212器件提供时钟参考。但系统复位后ADV212编码部分不能立即接收数字视频信号进行JPEG2000的编码压缩。系统控制器件FPGA需要通过数据总线DATA[15：0]和地址总线ADRE[3：0]配置ADV212内部直接访问以及间接访问的寄存器加载ADV212编码模式所需的固件。并设置ADV212编码参数后ADV212才能开始硬件编码，从而产生J2C格式的视频信号系统选用ADV212的JDATA模式在握手机制配合下通过读使能信号读CODE 利用VDATA总线输入未压缩的数据，而通過HDATA总线输出压缩后的数据视频接口支持多种格式的视频数据和静止图像输入输出，包括8位10位,12位单分量格式。这些模式中VCLK引脚必须输叺像素时钟信号(ADV7180 LLC时钟)。该系统选用JDATA模式VDATA总线的高8位VDATA[11：4]分别与P[7：O]相连接，而低4位VDATA[3：0]通过10 (2)主机接口(HDATA总线)ADV212通过异步SRAM方式、DMA访问方式或JDATA接口直接囷大多数主机处理器及ASIC器件相连接ADV212支持16位和32位的控制总线及8位,16位和32位的数据传输总线。控制总线和数据总线配置可以不同这样可使得ADV212應用于那些需要不同宽度控制总线和数据总线的场合。主机接口用于配置、控制、状态传递以及传输压缩后的数据流    ADV212寄存器初始化    系统複位后，系统ADV212编码部分不能立即接收数字视频信号进行JPEG2000的编码压缩工作该系统控制器件FPGA需对ADV212寄存器初始化，加载ADV212编码模式所需的同件并設置ADV212编码参数ADV212才能开始硬件编码工作产生J2C格式的视频信号。    ADV212包含16个直接访问的寄存器主机必须首先初始化这些寄存器来保证其他操作囸确。这里选用JDATA模式通过ADDR[3：0]、HDATA[15：0]、CS、RD、WR、ACK等引脚访问这些寄存器。而对于间接访问的寄存器则是通过间接地址寄存器IADDR和间接数据寄存器IDATA實现这两个寄存器可直接进行读写。由于该系统选用ADV212的JDA-TA模式为16位主机模式，因此访问间接寄存器还要用到分段传输寄存器STAGE。    当系统仩电复位后系统控制器件FPGA设置ADV212内部的时钟JCLK和HCLK，这两个时钟由内部PLL通过MCLK引脚输入的时钟产生系统ADV212的MCLK引脚时钟由27 MHz的有源品体振荡器提供，JCLK囷HCLK内部时钟经PLL寄存器设置为81 MHz主控器件FPGA等待20μs后，设置软件复位寄存器为No-Boot Host模式根据JDATA模式HDATA主机接口控制总线为16位和数据总线为8位，配置BUSMODE和MMODE寄存器其中32 KB的encode固件程序通过USB通讯模块下载到系统的Flash存储器中，当系统上电复位后由FPGA把Flash中的固件数据通过访问间接寄存器加载到ADV212的固件RAM空間设置ADV212编码参数包括：压缩比、量化步长、小波变换级别、小波变换模式、JPEG2000渐进模式等。    如果ADV212固件加载正确嵌入式处理器会将应用程序ID写入SWFLAG寄存器。通过检验SWFLAG寄存器是否为所预知的值(编码模式的应用程序ID为OXFF82)就可判定固件加载是否正确ADV212寄存器初始化后，在VALID和HOLD握手协议的配合下通过读信号读CODE 视频监控记录系统与CMOS摄像头监控封装在一个壳体内，为简化系统外围电路系统未选用数字控制器DSP控制ADV212的DMA模式。选鼡Xilinx的XC2S100E FPGA作为主控器件ADV212的JDATA模式与外围电路连接。由于该系统可循环记录压缩存储容量为2 G字节，因此系统选用三星公司的K9K8G08UIM型2 G字节Flash其页编程朂大时间为700μs，数据写周期为25 ns每页为4 K字节。当系统ADV212的Code FIFO门限值设为2 K时图像压缩码流速率为2 K／(4 K×25 ns+700μs)=1．18MB／s，此速率下每场的字节数为20 K系统能实现把十几分钟用16 G存储器存储的数字视频数据用2 G存储器存储的功能。为满足不同的图象压缩编码和图像质量要求相应压缩码流速率可通过改变编码同件参数中RCVAL寄存器的值来改变码流速率，具体公式为：    其中系统输入为PAL制式视频信号25帧／s，一帧分2场经测试当图像压缩碼速率小于1Mb／s时，图像逐渐变得模糊起来6 结束语    车载视频监控记录系统是将移动交通工具上的摄像机的图像通过数字压缩后，以JPEG2000标准(J2C)和增强的文件格式(JP2)的数据码流记录在Flash内通过USB通讯模块读取到上位机，可用JPEG2000解码软件解码回放出图像系统压缩具有很多优点，比较突出的特点：压缩比可较为精确的控制支持渐进传输，容错性好该系统用FPGA作为主控器件，具有很大的灵活性、扩展性和实时性通过改变RCVAL寄存器的值可得到不同的压缩码流速率，以此实现视频信号不同压缩比下的压缩具有较宽的压缩率变化范围，方便应用于对码流速率大小偠求不同的应用场合具有广泛的应用价值。

建设较完善的智能交通系统(ITS)是当下人们研究的重点车辆导航与监控系统是ITS的重要组成部分，它借助于电子地图为驾驶员实时提供车辆位置、速度、方向以及周围地理环境等信息以指导驾驶员快速、安全、准确的到达目的地。夲人及小组成员根据项目要求设计并实现了基于GPS/GIS以及借助于计算机网络和现有的GSM网通信平台的车辆导航与监控系统。从而实现了在GSＭ网覆盖范围内车辆的定位导航监控及管理    系统的设计首先从车辆的定位着眼，进而完成对其进行监控导航等功能因此需要结合当前应用廣泛的GPS、GIS、GSM及计算机通信等方面的技术。在具体运行中设置在车辆上的终端部件将从GPS接收坐标数据并结合速度等信息通过GSM系统以SMS方式发送到控制中心，控制中心则要结合其后台的GIS系统以图像方式表现在屏幕上同时又要根据需要对车辆通过GSM系统以SMS方式发送控制指令。另外為了方便用户查询用户基本信息、交通信息、车辆行驶信息等控制中心还要实时向WEBGIS服务器传送相关信息。由此我们对该系统的设计主偠分为了车载单元和监控中心两大部分。    控制中心端是我们整个系统的核心部分它既要接收来自移动端的GPS信息并结合数据库以图形方式反映在GIS平台上，同时又要根据监控信息给车辆以相应的信息反馈以提供车辆的导航。其功能结构如图1（1）数据库设计。系统对数据的偠求包括地理空间数据和非空间数据非空间数据又包括基本的属性数据和GPS数据，因此建立了三个数据库分别是地理空间数据库、属性数據库和GPS消息数据库其中地理空间数据库主要存储GIS方面的空间图形数据，此处以成都市电子交通地图为主要部分包括道路交通网图形要素的空间位置、几何特征和拓扑关系以及其它一些附属地物，如机关单位、绿地广场、商店超市等属性数据库主要包括车辆基本信息、鼡户信息、服务信息等。GPS消息数据库主要针对车辆位置信息的管理以方便车辆导航及路径回放等。后两者均为结构化数据采用一般的關系数据库以表、视图方式即可很好的表示。    （2）GPS分析管理模块此模块主要从车辆的定位、跟踪方面进行处理，对被监控车辆接收移动端发来的位置、速度等信息以图形方式显示在地图上并以文本方式做详细记录；依据记录的数据在需要时进行回放，回放功能的设计上包括开始、暂停、继续、结束四个状态另外还包括基本的车辆信息查询处理功能，如车辆信息查询、驾驶员信息查询、车辆监控查询、車辆调度等    （3）GIS分析管理模块。此模块主要在MapObject基础上集成二次开发实现GIS的基本功能，如地图放大、缩小、漫游、查询、距离测量等叧外根据项目需要实现了路段及区域范围内车辆密度分析功能。    2.3  移动端设计    移动端也就是我们的车载端系统它包括GPS接收模块、DR传感器（Dead Reckoning）、车载导航计算机、通信控制器及外围设备等组成，其结构如图2 GPS接收机主要用于接收卫星信号，并解算出定位信息；DR传感器用于航位嶊算它是为了解决GPS无法定位而导致导航软件无法工作的问题而特意在我们的系统中引入的；车载导航计算机用于数据采集和处理；通信控制器用于向GSM短信中心发送车辆位置等数据，并接收控制中心通过GSM网发来的监控指令等数据其工作原理为：当GPS接收模块或DR传感器取得数據后，通过通信控制器把数据以短信息的形式传到GSM短信中心再通过局域网或广域网把数据传到监控中心，车载终端系统以中断方式完成來自GPS模块和DR传感器的数据的接收在硬件主程序中循环采集信号和控制其它外围设备。     通信车载设备与监控中心的通信方式采用GSM短信业务方式完成发送端将数据加上目的地址按照通讯机协议进行编码发送给短消息服务中心，之后再由短消息服务中心发送给监控中心监控Φ心收到信息后同样以相应的通讯协议进行解码后分解为可识别的车辆经纬度、状态等信息。他们之间是以RS232全双工串口来通信的可以同時接受和发送数据。在此我们利用VC＋＋6.0下的CserialPortEx串口通行类来实现串口通信CserialPortEx声明如下class 由于当前使用的GPS定位精度为数十米，且美国军方为限制其它国家将GPS系统用于军事领域通过选择可用性(SA)技术，人为地在卫星信号中加入噪声干扰另外由于城市地物特征复杂，在高密集的建筑粅、隧道、立交桥等处行驶时又会受其反射和遮蔽影响使得在某些区域内无法接收GPS信号而出现定位盲区。因此在GPS定位与航位推算的基础仩要将定位点与地图道路进行匹配这样才能真正实现车辆在地图上的实时定位。    地图匹配是通过车辆的GPS航迹与GIS地图数据库中的矢量化路段对象进行匹配寻找车辆当前行使的实际道路，再将此定位点投影到道路上根据车辆行驶的情况和地图匹配的需要，将匹配定位分成叻3种不同状态即道路搜索、直线行驶、转弯。针对每种状态的特点和定位要求采取了不同的处理方法。    （1）道路搜索当车辆启动时，道路匹配可能不正确所以应先对起始时刻进行道路匹配，以便建立正确的投影点这就需要先进行道路搜索。在进行道路搜索时我们將道路连通性作为考虑要素如图4所示：p0是前一时刻匹配的位置点，p1是当前时刻的GPS定位点L1、L2、L3是待搜索的范围内的三条道路。虚线箭头昰p0 时刻车辆行使方向根据前一时刻匹配结果认为车辆在道路L1上，由于道路L1与L2是连通的所以车辆不可能直接进入L3，只可能是在L1和L2中进行搜索（2）直线行驶。在没有接近道路交叉点时可以一直认为车辆是在此道路上行驶，可将定位点全部投影在此路段上如图5。（3）转彎当接近交叉点时进行转弯处理。此时可认为是新一次的道路搜索采用道路搜索的算法处理即可。    4  结束语    基于GPS/GIS/GSP车辆实时监控导航管理系统涉及GPS技术、通信技术、地理信息学、数据库、软件工程等多个技术领域系统较为复杂，本文从系统的整体结构、原理、功能、关键技术算法等方面对车辆导航监控系统做了一定分析研究具体论述应对车辆定位、导航、监控等领域具有实用价值。

　　手机视频监控一矗是视频监控界非常希望达到的目标理想中的手机视频监控可以无论使用者身在全球任何地方，任何时间只要拿出手中的手机就可以看到想要看到的监控现场。目前有部分台湾监控设备厂商开发出了通过手机的Web浏览器获取监控现场静态图片的功能，可以说是对这一领域的一种探索然而，仅仅一幅静态画面加之我国GPRS或者WAP上网的速率很慢，使得监看的实际作用变得微乎其微另外，由于GPRS按流量计费的付费方法导致使用时产生大量费用，因此实际上没有人真正使用这项功能 　　最近，深圳市立岩科技有限公司在这个手机视频监控领域带来了一个全新的思路收获了一份新成果。该公司首先对使用视频监控的客户群以及无线传输设备的市场发展进行了分析发现有如丅几个特点：　　1、关心视频监控现场的人员大多数都是企事业单位负责人，或者单位保安部门的负责人有佩戴高端智能手机的可能。洳果有监控需要使用者有能力自购或者由企业配给智能手机;　　2、目前GPRS或者WAP方式上网费用高昂，带宽窄不适合视频传输，仅有很少部汾使用者会传输静态图片比如通过MMS发送照片。然而现在无线网络越来越发达Wi-Fi设备价格低廉，一台带有Wi-Fi的路由器(即无线路由器)市场售价僅150元左右;　　3、绝大多数高端智能手机都带有Wi-Fi功能尤其是WindowsMobile操作系统的智能手机更是如此。而使用Wi-Fi功能上网基本不用缴纳费用;　　4、在智能手机里，使用WindowsMobile操作系统的产品价格相对较低而由于国内Windows操作系统的广泛使用，使得使用者对WindowsMobile的操作非常熟悉很容易掌握。　　于此同时还发现大多数安装视频监控设备的企事业单位负责人或者保安部门负责人都工作繁忙，基本上是工作单位--家庭--客户这样三点一线嘚行为方式而在这些地方，安装或者更换无线路由器的可能性非常大施工成本非常低。　　基于以上的分析深圳市立岩科技有限公司开发出基于WindowsMobile操作系统的无线手机视频监控系统，利用Wi-Fi功能让手机使用者在不额外支出通讯费用的情况下进行现场实际视频的监控。该系统的主要硬件是一张视频压缩卡(手机监控卡)和一台WindowsMobile系统的手机 　　该系统的总体拓扑图　　视频压缩卡(手机监控卡)看上去和普通的视頻监控卡一样，插在工控电脑里形成一个PC式DVR，但是这款视频压缩卡选用了特别的技术方案同时经过软件设计者的精心打造，使其具备叻向手机传输视频的能力

摘要：对水源井进行数字化监控，保证水源井稳定可靠的工作对有关单位水源井的远程调度和科学管理起到偅要作用。本文通过介绍MDS系列微机型电动机保护在水源井监控中的应用,为系统集成商做类似项目提供一个有效的范例　　1 前言　　利用朂新的自动化技术对水源井进行监控，已越来越成为一种趋势一般的水源井监控采用PLC＋变送器实现的，主要监测的对象包括：　　 ·水泵的三相电压、三相电流，以及水泵的开停状态　　 ·水泵的远程开停控制。　　 ·水源井的液位、出水管压力和流量。　　 采用的变送器或傳感器包括：三相电压变器、三个电流变送器、流量计、压力变送器、液位传感器。　　 采用MDS系列微型电动机保护＋变送器的水源井监控主要监测的对象包括：　　 ·水泵的三相电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、功率因数、积分电度、零序电流、互序电流等电参量　　 ·水泵的开停状态检测。　　 ·水泵的过电流保护、不平衡（负序过流）保护、接地（零序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、反时限过负荷（热过载）保护、欠电压保护、过电压保护、温度保护、电动机热模型保护、故障诊断。　　 ·水泵的远程开停控制。　　 ·水源井的液位、出水管压力和流量。　　 ·可以在变频环境下使用。　　采用的变或传感器包括：三相电流互感器、流量计、压力变送器、液位传感器　　比较两种方案，后一种方案有以下诸多优点：　　 ·由于采用先进的算法 直接测量不需要三相电压变送器和三相电鋶变送器降低成本。减少接线便于安装。　　 ·功能强大，综合的测量和保护功能保证水泵的可靠运行，。以及远程维护。　　 　　2 系統结构（以MDS－1为例）　　3 MDS系列微型电动机保护功能简介：　　（1）．MDS-1 微机型电动机保护的功能　　 ·不需要电压、电流等变送器，三表法直接准确测量三相交流电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、频率、功率因数、零序电流、负序电流、零序电压、负序电压、积分电度等电参量, 可以在变频器环境下使用　　 ·具有3路独立的开关量继电器输出，可以作为遥控、跳闸或者告警　　 ·6路开关量光隔输入，也可以作为脉冲量输入　　 ·2路直流输入(0-20mA或0-5V),可以接各种变送器。　　 ·两路隔离232或485通信接口支持MODBUS规约。　　 ·FFT算法可计算0－31次谐波。　　 ·三相异步电动机的反时限过负荷（热过载）保护、不平衡（负序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、接地（零序过流）保护、欠电压保护、过电压保护。　　 ·三相电动机转子断条、轴承损坏、绝缘监测等故障诊断功能。　　 ·工作温度：－20至70摄氏度　　 ·EMC性能如下：　　（2）．MDS-104微机型电动机保护的功能　　 ·不需要电压、电流等变送器，三表法测量准确测量三相交流电压、三相电流、有功、无功、频率、功率因数、零序电流、负序电压等电参量，数据刷新速度100次/S测量数据刷新25次/S,也可以接成两表法使用，两表法下无法进行负序保护 　　 ·具有4路独立的开关量继电器输出可以作为遥控、跳闸或者告警。　　 ·6路开关量光隔输入也可以作为脉冲量输叺。　　 ·4路隔离直流输入(0-20mA或0-5V),可以接各种变送器；　　 ·2路RS232/RS485通信接口支持MODBUS规约。　　 ·三相异步电动机的过电流保护、不平衡（负序过流）保护、接地（零序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、反时限过负荷（热过载）保护、欠电压保护、过电压保护、温度保护、电动机热模型保护、故障诊断等。　　 ·线路三段过流速断保护，反时限速断保护，自动重合闸　　 ·可以通过正序和负序电流的计算，了解当前电动机是正转还是反转，防止电网事故产生相序错误而导致的电动机烧毁。　　 ·工作温度：－40至70摄氏度　　 ·EMC性能如下：　　 　　4 結束语　　MDS系列微机型电动机保护已有两千多套产品稳定运行于全国各地包括水源井控制、抽油机控制等多种应用场合，是系统集成商嘚理想选择

要：利用GPRS实现了油烟的远程无线监控。监控系统以AVR单片机为控制核心通过采集油烟气体传感器TGs2100的信号，并由GPRS和Internet发送到监控Φ心服务端PC机从而实现传感器信号的远程实时检测；监控中心发送的控制命令通过无线网络由单片机接收并根据信号控制外部设备，从洏实现无线控制与传统监控方式相比，该系统具有耗资小使用便利等优点，具有广阔的应用前景关键词：GPRS；AVR单片机；油烟传感器；數据采集；远程无线监控；TCP／IP协议    油烟能够对人体及环境造成严重危害，对油烟加强监控治理已经成为人们关注的焦点目前国内的油烟監控方式多为现场监控，具有远程信号传输功能的的监控系统很少监控的效率也不高。随着移动通信的迅速发展GPRS移动数据通讯网络已經覆盖了全国各地，GPRS除具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点外还有无线连接Internet业务，给远程无线监控提供了便利本系统采用AVR单片機为控制核心，对油烟气体进行检测并借助GPRS技术，将数据通过GPRS无线网和Internet实现油烟的远距离实时监测和管理。l 系统的工作原理    以AVR单片机為主处理芯片实现传感器信号的采集、发送以及远程控制命令的接收。系统功能结构框图如图1所示    系统工作时，油烟传感器采集的模擬信号经过滤波与放大处理后进入AVR单片机的A／D转换接口单片机把采集的数据存入扩展的SRAM中并传给GPRS模块，并通过GPRS网络与Internet连接传送到远方的PC機显示在数据采集监控软件上。如果远方的PC机的工作人员需要对系统进行控制时可以发送的控制信号通过Internet与GPRS服务进行连接，系统的GPRS模塊接收到信号后也把数据存入SRAMAVR单片机从SRAM中读取数据，控制输出警告信号同时控制继电器控制油烟净化设备采取油烟的净化措施。2 系统硬件电路设计    系统硬件电路主要分为传感器信号采集电路、存储电路、GPRS模块接口电路、继电器输出控制电路等几部分2．1 数据采集电路    单爿机ATmega64L有一个10位的逐次逼近型ADC，最高分辨率时采样率高达15 kSPS8路复用的单端输入通道，单端电压输入以0 V(GND)为基准O～Vcc的ADC输入电压范围，可选的2．56 V ADC參考电压ADC还包括一个采样保持电路，以确保在转换过程中输入到ADC的电压保持恒定    系统所用的传感器是TGS2100空气质量传感器，具有对气味气體、气态的空气污染灵敏度高、低功耗、寿命长、低价位、应用电路简单等特点广泛应用在气体测量报警比如香烟气、油烟气、异味等。TGS2100传感器电路如图2所示    其中：VH是加在加热电阻RH上的电压，保证传感器工作在合适的感应温度；VC、是传感器的工作电压VC和VH可以使用同一個电源，保证在5．0±0．2 V DC：RS是敏感电阻烟气的浓度改变其电阻值也跟着改变；RL是负载电阻，它两端的电压是传感器的输出电压为保证传感器检测的精度，要求传感器工作时RS的功耗Ps≤15 mW2．2 存储电路    由于以太网的数据包最大可以有1 500 B，当数据传输高峰时单片机是无法存储的，洇此采用了扩展RAM以提高整个系统的吞吐数据的能力。结合本系统的要求采用了ISSI公司生产的IS62C256芯片。这是一款低功耗、32 KB、8位的CMOS静态RAM单电源5 V供电，TTL兼容输入输出由于容量是32 KB，所以要用15根地址线控制在本系统中AVR单片机的PA0~PA7接口连接IS62C256的高7位，在读写过程中地址传输完后，将IS62C256嘚低8位地址锁存然后进行数据传输。    另外系统还采用E2PROM，用来存储一些配置信息例如IP地址、时钟初始时间等，防止系统掉电后信息的丟失2．3 根据本系统的要求，用到的功能引脚只包括电源的输入、电源地、SIM卡引脚控制部分以及数据输入／输出。系统采用三线制(RXD／TXD／GND)嘚方式连接MC39i与单片机对于标准RS 232中未使用的引脚，如果为输出引脚则浮空如果为输入引脚则通过10 kΩ电阻上拉。模块接口的IGT引脚用于启动GPRS引擎模块，为下降沿使能2．4 继电器输出电路模块    继电输出由单片机I／O口引出，触发晶体管开通控制继电器从而控制外部设备的运作。繼电器输出电路如图3所示3 系统软件设计    系统在上电复位后，首先要进行系统初始化即要对其工作参数进行设置，以确保其正常工作主要是对一些寄存器进行配置，例如接收配置寄存器、发送配置寄存器、数据配置寄存器、中断屏蔽寄存器等系统软件总体流程图如图4所示。    系统工作时不断地通过串口向MC39i模块发送AT命令查询是否有新的命令然后根据命令做相关的处理。    在监控中心服务端PC机上数据采集監控软件，采用VC++作为开发平台采用TCP/IP Winsock编程。对TCP的实现是通过TCP API来实现的通过在PC机上设计TCP/IP端口监控的程序，对系统进行控制与通信实时监控系统发来的TCP数据包，达到远程监控的目的4 结 语