3.3網絡模塊

　　網絡模塊硬件設計原理如圖4所示。

　　圖4 網絡模塊電路

　　AT91RM9200的在片以太網卡端口和網絡物理層芯片DM9161E的MII接口通信。發(fā)送數據時，首先置發(fā)送使能信號ETXEN有效。數據發(fā)送端ETX0~ETX1與DM9161的ETXO~ETX1引腳對應連接，作為數據發(fā)送通道，以DM9161E的時鐘信號REF_CLK發(fā)送數據。數據接收端ERX 0~ERX1與DM9161E的RXDO~RXD1引腳對應連接，作為數據接收通道。管理時鐘信號EMDC和管理數據輸入輸出信號EMDIO用來芯片控制參數的寫入和讀取。DM9161E的MDINTR端用來產生中斷信號。

　　片內以太網卡通過DMA通道進行數據的發(fā)送，不影響AT91RM9200的正常運行。首先正確設置傳送控制寄存器和傳送地址寄存器的傳送數據塊字節(jié)數、數據塊存儲首地址等參數，隨后依次從指定數據存儲區(qū)地址讀取1024b數據，送入內部發(fā)送緩沖器中，由MAC對數據進行封裝發(fā)送，同時記錄已傳送字節(jié)數，直到數據塊發(fā)送完畢。當發(fā)送完一組數據后，發(fā)出DMA中斷請求，由AT91RM9200進行相應的處理。整個網絡子系統電路由AT91RM9200控制和調度。

　　4.軟件設計

　　嵌入式Linux系統主要由四個部分組成引導內核啟動的文件（bootloader）、Linux內核文件（kernel）、虛擬磁盤文件（ramdisk）、用戶空間文件（user）。它們分別被放在DataFlash內的四個分區(qū)模塊中。根據不同模塊的具體功能采用不同的文件系統：bootloader、kernel、ramdisk,移植完成后不需要動態(tài)改變，使用較節(jié)省空間的ROMFS只讀文件系統；user模塊內放置一些可以動態(tài)更新的配置文件等，需要進行較多的讀寫操作，所以使用支持動態(tài)擦寫保存的JFFS2文件系統。inux做嵌入式的優(yōu)勢，首先，Linux是開放源代碼的，不存在黑箱技術，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)者的強大技術支持；其次，Linux的內核小、效率高，內核的更新速度很快，linux是可以定制的，其系統內核最小只有約134KB.第三，Linux是免費的OS,在價格上極具競爭力。 Linux還有著嵌入式操作系統所需要的很多特色，突出的就是Linux適應于多種CPU和多種硬件平臺，是一個跨平臺的系統。到目前為止，它可以支持二三十種CPU.而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)和使用都很容易。

　　Linux移植技術已經成熟，本文不作詳細的闡述。下文主要介紹MPEG-4壓縮編碼模塊和CGI模塊的程序設計。

　　4.1 MPEG-4壓縮編碼模塊程序設計

　　該模塊主要完成MPG440和TI5150相關寄存器的配置，并保證MPEG-4碼流的正常輸出。當嵌入式Linux系統啟動后，首先配置MPG440的相關寄存器，其初始化完成后，通過I2C總線對TVP5150進行初始化配置。當系統開始壓縮編碼時，MPEG-4碼流接收存儲程序由MPEG-440的數據流緩沖器標志信號控制。

　　MPEG-4壓縮編碼模塊程序流程如圖4所示。

　　圖5 MPEG-4壓縮編碼模塊程序流程圖

　　4.2 CGI程序模塊設計

　　CGI（Common Gateway Interface）是外部擴展應用程序與WWW服務器交互的一個標準接口。本系統CGI的工作過程：在PC機端的IE瀏覽器中輸入網絡攝像機IP地址，嵌入式網絡服務器根據請求，將相應的控制頁面反饋給IE瀏覽器，用戶填寫表單，然后提交，CGI程序提取表單的信息，根據不同信息來分別處理相應的事件，如調節(jié)MPEG-4相關屬性、相機的相關操作等。CGI控制原理如圖5所示。

　　圖6 CGI控制原理圖

　　CGI模塊的設計主要包括三部分：嵌入式web服務器的配置、html頁面的編寫、CGI程序的設計。

　　嵌入式web服務器采用的是Apache,其配置是以配置文件的形式提供，放在Ramdisk中/etc/httpd/conf/目錄下。其配置主要涉及以下三個方面：

　　1配置根文件的路徑："DocumentRoot /home/httpd/html",html頁面必須放到此目錄下。

　　2配置CGI外部程序所放的路徑："ScriptAlias /cgi-bin/ home/httpd/cgi-bin/".

　　3配置環(huán)境變量："SetEenv D_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/local/lib:/usr/lib",該變量將會被傳送到 CGI 腳本和SSI頁面，以保證CGI程序能正確找到所依賴的庫。

　　網頁編寫采用html與shtml相結合的方式。html的解析速度較快，shtml可以在普通網頁中嵌入外部CGI程序，通過這種方式將系統的默認配置反饋給客戶端。

　　CGI程序采用的是C語言和shell腳本相結合的方式，C語言是一種計算機程序設計語言。它既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為工作系統設計語言，編寫系統應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。因此，它的應用范圍廣泛，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，具體應用比如單片機以及嵌入式系統開發(fā)。 具體編寫過程，與通常的了Linux下編程相同。

　　4.3 MPEG-4解碼程序

　　MPEG4于1998 年11 月公布，原預計1999 年1月投入使用的國際標準MPEG4不僅是針對一定比特率下的視頻、音頻編碼，更加注重多媒體系統的交互性和靈活性。MPEG專家組的專家們正在為MPEG-4的制定努力工作。MPEG-4標準主要應用于視像電話（Video Phone），視像電子郵件（Video Email）和電子新聞（Electronic News）等，其傳輸速率要求較低，在4800-64000bits/sec之間，分辨率為176X144.MPEG-4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數據，以求以最少的數據獲得最佳的圖像質量。與MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特點是其更適于交互AV服務以及遠程監(jiān)控。MPEG-4是第一個使你由被動變?yōu)橹鲃樱ú辉僦皇怯^看，允許你加入其中，即有交互性）的動態(tài)圖像標準，它的另一個特點是其綜合性。從根源上說，MPEG-4試圖將自然物體與人造物體相溶合（視覺效果意義上的）。MPEG-4的設計目標還有更廣的適應性和更靈活的可擴展性。映佳科技已提供供二次開發(fā)的MPEG-4解碼插件OCX,OCX在PC機端注冊后，OCX函數可方便地被網頁調用，從而實現在PC機端觀看實時圖像。

　　5 總結

　　本文介紹了一種利用AT91RM9200、TVP5150,MPG440和DM9161E等芯片設計的嵌入式網絡攝像機。經測試，該系統穩(wěn)定、可靠、實時性好、圖像質量出色。該產品可廣泛應用于交通監(jiān)控和工業(yè)監(jiān)控以及家庭監(jiān)控、視頻會議話等眾多領域。