前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇無線傳輸技術(shù)論文范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

無線傳輸技術(shù)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：AT89C51串行口無線數(shù)字電臺串行通信

一般的數(shù)字采集系統(tǒng)，是通過傳感器將捕捉的現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號，存入數(shù)據(jù)存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進行處理。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測量站發(fā)送到主控站的設(shè)備。

1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1、圖2所示。

系統(tǒng)由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現(xiàn)場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令、接收數(shù)據(jù)信息、進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機顯示打印等。

2AT89C51與數(shù)字電臺的串行通信

Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內(nèi)含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進行通信。

2.1通信協(xié)議與波特率

數(shù)字電臺與單片機、終端主控機的通信協(xié)議為：

通信接口——標準串行RS232接口，9線制半雙工方式；

通信幀格式——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位；

波特率——1200baud。

數(shù)字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進行無線數(shù)傳（9線制標準串行RS232接口），也可進行話音通信；采用二進制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準。在話帶內(nèi)進行數(shù)字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作，但不能同時進行）即可滿足系統(tǒng)要求。

2.2AT89C51串行口工作方式

AT89C51串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位。

發(fā)送前，由軟件設(shè)置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，啟動發(fā)送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。

接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。

串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：

方式3波特率=T1溢出率/n

當SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數(shù)速率（計數(shù)速率=fosc/12）和TI預置的初值。

定時器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時計數(shù)初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發(fā)生一次溢出。初值X確定如下：

X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL

本系統(tǒng)中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。

2.3AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接

AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接如圖3所示。

系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測量數(shù)據(jù)。利用單片機串口與數(shù)字電臺RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。3片光電耦合器6N137實現(xiàn)單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統(tǒng)抗干擾性能。

單片機通過帶控制端的三態(tài)緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發(fā)轉(zhuǎn)換，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài)；同時c1=0，74HC125A導通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經(jīng)MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發(fā)射時，P3.5=0，經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發(fā)射狀態(tài)；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導通，數(shù)據(jù)由單片機TXD腳輸出，經(jīng)74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

3通信軟件設(shè)計

通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術(shù)是非常重要的。

*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼。測量站在連續(xù)收到5個同步符后進行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節(jié)；如未通過，則測量站發(fā)一信號讓主控站重發(fā)，三次驗證不過則停發(fā)該命令。測量站發(fā)/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

*一個指令由3字節(jié)構(gòu)成，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H。如果收到的指令不符合此規(guī)則，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯誤時停發(fā)。

*主控站每發(fā)一個指令，測量站都回送一個應答信號。該應答信號中包含原指令樣本。

下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。

初始化程序：

BTLEQU2FH；波特率放在內(nèi)部RAM的2FH單元

MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數(shù)器，T1方式2，串口用

SETBTR0；啟動T0

MOVBTL，#0F3H；波特率設(shè)定為1200

MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數(shù)據(jù)，禁止接收

接收及驗證程序：

NUMEQU2BH；同步符個數(shù)值存放在內(nèi)部RAM的2BH單元

TEMPEQU2CH

ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H

DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節(jié)同步符

MIMDB''''WSC''''：3字節(jié)密碼“WSC”

SETBP3.5；置電臺收狀態(tài)

SETBREN；允許串口接收

A1：MOVNUM，#0；記錄連續(xù)到同步符55H的個數(shù)

A2：JBRI，A2；串口有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)A3

A3：CLRRI；清接收中斷標志

MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)

CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉(zhuǎn)A1

INCNUM；收到的同步符個數(shù)加1

MOVA，NUM；取收到的同步符個數(shù)

CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個55H轉(zhuǎn)A2

A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)

A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址

MOVA，NUM

MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼

MOVTEMP，A；保存密碼

JBRI，A6；串口收完一個字節(jié)轉(zhuǎn)A6

…

A6：CLRRI；清接收中斷標志

MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)

CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉(zhuǎn)A4

INCNUM；收到的密碼個數(shù)加1

MOVA，NUM；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)

CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉(zhuǎn)A5

發(fā)送程序：

CLRP3.5；置電臺發(fā)狀態(tài)

MOVB，#23

MOVDPTR，#ROM-CH

B1：CLRA

MOVCA，@A+DPTR；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)

INCDPTR

LCALLSEND-CH；調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序

DJNZB，B1

…

CLRA

MOVDPTR，#7000H；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺

B2：CJNER4，#0，B3

CJNER3，#0，B3；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)

B3：MOVXA，@DPTR；取數(shù)據(jù)

INCDPTR

LCALLSEND-CH

CJNER3，#0，B4

CJNER4，#0，B5

B4：DECR3

LJMPB2

DECR3

DECR4

LJMPB2

…

SEND-CH：SETBTB8

MOVSBUF，A

DB0，0，0，0，0，0，0，0

JNBTI，$；延時4μs

CLRTI

RET

無線傳輸技術(shù)論文范文第2篇

在以LTE為代表第4代移動通信正在普及應用的時候，第5代移動通信（5G）的研發(fā)已經(jīng)拉開了帷幕。在過去30多年里，移動通信提高系統(tǒng)容量的方法主要有3個：增加無線傳輸帶寬、提高無線傳輸鏈路的頻譜效率和增加小區(qū)密度。而技術(shù)革新最多、最有成效的是無線傳輸技術(shù)，通過引入高階調(diào)制和高性能信道編碼等技術(shù)有效改善了頻譜效率。特別是在第4代移動通信中采用了多天線技術(shù)，并通過引入空間資源改善了頻譜效率。在未來10～15年，移動通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量將有數(shù)千倍的增加，我們采用什么技術(shù)來滿足這個需求將成為5G研發(fā)需要面對的問題。

目前，移動通信的主要需求是來自移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是智能終端的發(fā)展激發(fā)了移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的猛增。未來將有更多類型的終端引入達到移動通信網(wǎng)絡(luò)中，移動通信終端的數(shù)量將遠遠超過人口數(shù)量，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為絕對的主流。5G移動通信的主要技術(shù)突破點仍然是新頻段、無線傳輸技術(shù)和蜂窩組網(wǎng)技術(shù)。5G移動通信可能采用5 GHz以上的頻段增加帶寬，而28 GHz、47 GHz和60 GHz將可能用于微功率小區(qū)和室內(nèi)覆蓋，解決高密度數(shù)據(jù)量的熱點覆蓋需求。大規(guī)模MIMO是一種充分利用空間資源的技術(shù)，可用于5G移動通信系統(tǒng)中提高頻譜效率和功率效率的有效手段，當天線數(shù)量增加到上百根后也會引發(fā)一系列的技術(shù)難題。增加小區(qū)密度，多系統(tǒng)、多層次異構(gòu)協(xié)同組網(wǎng)是提高單位面積數(shù)據(jù)量的最有效手段，但是，多小區(qū)的干擾協(xié)同與抑制、多系統(tǒng)間的協(xié)作與資源調(diào)度成為高密度異構(gòu)小區(qū)的主要瓶頸，我們需要全新的思路來解決。

此外，移動通信對新技術(shù)的引入方式也在發(fā)生著本質(zhì)的變化，從早期的與場景無關(guān)的普適技術(shù)到現(xiàn)在依場景優(yōu)化的自適應技術(shù)；1G和2G使用單一技術(shù)滿足所有的應用場景，無疑將只能針對最惡劣的使用場景進行優(yōu)化，系統(tǒng)整體性低；3G和4G使用了AMC、智能天線和MIMO等技術(shù)，更加精確地利用無線傳輸信道的特征，可以在更多的使用場景達到最優(yōu)，整體性能較高；到了5G，這個特點將更加突出，現(xiàn)在提出的一些新技術(shù)都是在特定場景中使用的，可達到更高的系統(tǒng)性能。

5G移動通信的研究才剛剛開始，本專題只是涉及了部分5G相關(guān)技術(shù)。希望通過這些論文能部分反映中國在5G移動通信領(lǐng)域的研發(fā)現(xiàn)狀，并促進未來5G移動通信技術(shù)的研究。

無線傳輸技術(shù)論文范文第3篇

參考文獻的寫作在某一程度上提升論文學術(shù)價值和質(zhì)量水平，所以參考文獻在論文的寫作當中也是不能忽視的，寫好論文還參考文獻那么我們寫出了的論文才更有水平。下面是學術(shù)參考網(wǎng)的小編整理的無線通信論文參考文獻，歡迎大家閱讀賞析。

無線通信論文參考文獻：

[1]鈕心忻，楊義先．軟件無線電技術(shù)與應用[M]．北京郵電大學出版社，2000.6-20.

[2]李世鶴.TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標準[M].北京：人民郵電出版社，2003.3-22.

[3]潘濤，等．第三代移動通信系統(tǒng)TD-SCDMA的核心技術(shù)[J]．通信技術(shù)，2002.

[4]賴玉強，王甲?。浖o線電的體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)[J]．武警工程學院學報，2002.

[5]朱東照，羅建迪，等.TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化[M].北京：人民郵電出版社，2007.206-228.

[6]張書強，朱守中，金永杰.基于3G通信的軟件無線電應用研究.測試測量技術(shù)，2008（9）.第三代移動通信系統(tǒng)中的軟件無線電技術(shù)

無線通信論文參考文獻：

[1]熊卿青，鄧媛姬．現(xiàn)代無線通信技術(shù)的現(xiàn)狀分析及其發(fā)展前景[J]．科技創(chuàng)新導報，2012（2）：31

[2]趙晗．現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[J]．企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（8）

[32]紀越峰等，現(xiàn)代通信技術(shù)，北京郵電大學出版社，2002年3月

[4]蔣同澤著.現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社，1994

[5]百度及谷歌網(wǎng)站

無線通信論文參考文獻：

[1]陳哲.張正江.尹長川.樂光新B3G技術(shù)演進與發(fā)展趨勢電信工程與技術(shù)標準化2008，12

[2]孫常清.王琪琳.張佳麓B3G技術(shù)發(fā)展淺析電信科學2007，23(7)

[3]萬屹.李揚B3G技術(shù)的研究及發(fā)展趨勢電信網(wǎng)技術(shù)2006，1

[4]林輝B3G研究與標準化進展電信科學2007，23(9)

[5]張漢毅.粟欣B3G的關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢移動通信2008，6

無線傳輸技術(shù)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞 無人機 Ad Hoc OFDM

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A

無人機自組網(wǎng)要求多架無人機進行數(shù)據(jù)交換和傳輸，而無人機自組網(wǎng)采用無線傳輸技術(shù)作為底層通信手段，無線信道本身的物理特性決定了它所能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬，再加上無線信道產(chǎn)生的碰撞、信號衰減、多徑干擾等因素，使無人機終端可得到的實際帶寬遠遠小于理論上的最大帶寬值。因此，選擇合適的物理層傳輸技術(shù)是提高無人機組網(wǎng)性能的關(guān)鍵性問題之一。

1無人機Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)特點

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊結(jié)構(gòu)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其通信依靠節(jié)點之間的相互協(xié)作，以無線多跳方式完成。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都帶有收發(fā)信機，采用分布式控制，同時具有主機和路由器的功能，可以不依賴預先存在的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施而快速展開，各節(jié)點可在不進行通知的情況下自由進入網(wǎng)絡(luò)和脫離網(wǎng)絡(luò)且不會導致整個網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓，具有自組織和自管理的特性。無人機Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在很多方面區(qū)別于其他通信網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)在：

（1）移動自組織。除了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點外沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個節(jié)點都具有路由功能，支持隨時隨地通信，能自發(fā)組建移動網(wǎng)絡(luò)；

（2）動態(tài)拓撲。節(jié)點可以以任意可能的速度和模式移動，自由地加入或者離開Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)，會導致網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化。

（3）無線多跳路由。無線通信范圍外的通信需要由中間節(jié)點完成路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。

（4）完全分布式。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是由對等節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，不存在中心控制，管理和組網(wǎng)都非常簡單靈活。

（5）無線傳輸帶寬窄。它所能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對于有線信道要低得多，并且無線信道的質(zhì)量較差。

（6）安全性差。自組網(wǎng)是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡(luò)，由于采用無線信道和分布式控制等技術(shù)，它更加容易受到被動竊聽、主動入侵、網(wǎng)絡(luò)攻擊。因此，信道加密、抗干擾、用戶認證、密鑰管理、訪問控制和其他安全措施都需要特別考慮。無人機組成的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

2 OFDM技術(shù)概述

OFDM的概念源自于頻分復用（FDM）和多載波通信（MC）技術(shù)，它是在MC的基礎(chǔ)上，使不同的子載波相互正交，這種正交性有利于克服FDM及通常MC中頻譜效率低的不足。其實質(zhì)就是把高速率的信源信息流通過串并變換，變換成低速率的N路并行數(shù)據(jù)流，然后用N個相互正交的載波進行調(diào)制，將N路調(diào)制后的信號相加得到發(fā)射信號。

3 OFDM技術(shù)在無人機Ad hoc自組網(wǎng)中的優(yōu)勢

在無人機Ad Hoc自組網(wǎng)中利用OFDM技術(shù)的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）頻帶利用率高。OFDM系統(tǒng)由于各個子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離子信道的方式，因此OFDM可以最大限度的利用頻譜資源。

（2）抗噪聲和多徑衰落能力強。OFDM系統(tǒng)可以把一個串行傳輸?shù)母咚贁?shù)字流轉(zhuǎn)化到多個低速率的并行信道上，這樣在每個子載波上傳輸?shù)姆栔芷诰拖鄳谋韧俾实膯屋d波系統(tǒng)上的符號周期長很多倍，從而使OFDM對脈沖噪聲和多徑時延失真的抵抗能力更強。

（3）易于實現(xiàn)真正的數(shù)字化調(diào)制和解調(diào)。與傳統(tǒng)的FDM系統(tǒng)不同，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和大容量可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，借助于FFT/IFFT變換，OFDM系統(tǒng)在基帶可以非常容易的實現(xiàn)對信號的全數(shù)字調(diào)制和解調(diào)，從而簡化了通信系統(tǒng)的實現(xiàn)。

（4）降低了均衡的復雜性。由于OFDM系統(tǒng)把整個可利用帶寬劃分成許多個窄帶子信道，對每個子信道而言，符號周期大大變長，單個子信道上的頻率響應變得相對平坦了許多，從而使信道引入的符號間串擾變得不再重要，因此所需的均衡要比串行系統(tǒng)簡單。

2 結(jié)論

本文通過對OFDM技術(shù)分析得出無人機Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的物理層采用OFDM技術(shù)，可以提高數(shù)據(jù)傳輸能力。無人機自組網(wǎng)方面，還有很多東西有待于研究和開發(fā)。本文僅僅是對無人機自組網(wǎng)物理層技術(shù)的探討，僅供參考。

參 考 文 獻

[1] 何一，姜飛等.基于多旋翼無人機和4G的指控系統(tǒng)中繼通信研究[C].北京：第三屆中國指揮控制大會，2015.

[2] Chlestil C. Reliable Optical Wireless Links withinUAV Swarms[C].IEEE Transparent Optical Networks International Conference，2006，4：39-42.

[3] Wilson J M.Ultra Wideband Technology Update at Spring 2003 IDF. Intel Develper UPDAYE Magazine[M]. January 2003.

無線傳輸技術(shù)論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；嵌入式系統(tǒng)；WinCE5.0；ARM9；GPRS

中圖分類號：TP277文獻標識碼：A

文章編號：1004 373X(2009)02 025 05

Research of Wireless Monitoring System Based on Embedded Windows CE5.0

XU Xuemei,GUO Yuanwei,WU Aijun,HUANG Shuai,XU Weiqin,ZHOU Wen

(School of Physics Science and Technology,Central South University,Changsha,410083,China)

Abstract：ARM9 microprocessors as a core to the controller boards,a wireless video monitoring system′s hardware platform is built up,the camera interface based on the chip OV9650 and serial interface of GPRS wireless transmission are expanded.The appropriate WinCE5.0 operating system platform is customized,using platform Builder 5.0,the serial drive module of OV9650 chip and GPRS transmission is developed.A PC－monitoring system software is designed to study the revenue XVID MPEG－4 video decoding software,and GPRS transmission process.Through organic combination of events programming and news programming mechanism,the bottom of VFW interface WIN32 API function to achieve the monitoring software compiler.The monitoring system has performances of real－time capture,regular monitoring,video,installation,and other convenient features.

Keywords：video surveillance;embedded system;WinCE5.0;ARM9;GPRS

0 引 言

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)和基于插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)為主。其中模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)布線工程量大，要耗費大量的存儲介質(zhì)，查詢?nèi)∽C也十分繁瑣；基于插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是由1臺PC機加圖像采集卡完成的，系統(tǒng)的成本高，而且PC機需要有人值守，無法在惡劣環(huán)境下使用。在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中，如何使信息傳輸?shù)酶?，更穩(wěn)定，距離更遠，系統(tǒng)的成本、體積、功耗更低等問題是擺在當前技術(shù)研發(fā)人員面前的首要問題。

在此提出一種基于嵌入式Windows CE5.0的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。解決了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)成本高、體積大、傳輸距離有限、功耗大、安裝不方便等問題。該系統(tǒng)的設(shè)計將為無線視頻監(jiān)控提供一種新的思路、方法和技術(shù)路線；在安防、遠程教育、遠程視頻會議、醫(yī)療系統(tǒng)等無線視頻領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

1 系統(tǒng)的整體硬件框圖介紹

基于嵌入式WinCE5.0的無線監(jiān)控系統(tǒng)［1］的硬件系統(tǒng)主要由嵌入式終端和服務(wù)器端的PC機組成。嵌入式終端平臺的微處理器選擇的是基于ARM9T20內(nèi)核［2］的S3C2440，S3C2440有豐富的接口，其中攝像頭接口與CMOS的攝像頭相連，串口與GPRS發(fā)射模塊相連；服務(wù)器端主要是1臺PC機和GPRS接收模塊。整個框圖如1所示。

系統(tǒng)首先通過S3C2440微處理器［3］控制CMOS 攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過壓縮編碼后，再通過GPRS無線發(fā)射模塊將壓縮后的數(shù)據(jù)發(fā)射出去，在服務(wù)器端的PC機通過GPRS接收模塊接收數(shù)據(jù)，并通過相應的應用程序，對視頻數(shù)據(jù)進行解碼，并通過屏幕顯示出來。其中包含有S3C2440微處理器的嵌入式終端平臺的核心控制板如圖2所示。

2 系統(tǒng)的擴展接口設(shè)計

2.1 攝像頭接口設(shè)計

攝像頭中用的圖像采集芯片為OV9650圖像傳感器［4］，該圖像傳感器具有10位的數(shù)據(jù)接口和標準的SCCB接口，采用CSP－28封裝，體積小。

該芯片支持RGB(4∶2∶2)，YUV(4∶2∶2)，YCrCb(4∶2∶2)三種數(shù)據(jù)輸出格式，內(nèi)置138個設(shè)備控制寄存器，地址分別從0x00~0x8A，通過SCCB接口可以方便地設(shè)置傳感器視窗大小、增益、白平衡校正、曝光控制、飽和度、色調(diào)等參數(shù)。包含有圖像傳感器OV9650攝像頭模塊如圖3所示。

圖2 嵌入式終端平臺

的核心控制板

圖3 攝像頭模塊

S3C2440有一個專用的攝像頭接口，CPU可以直接和CMOS圖像傳感器連接，當OV9650輸出數(shù)據(jù)格式為 8位的YUV時，要用到數(shù)據(jù)線 D2~D9(D9為MSB位，D2為LSB位)；當輸出的數(shù)據(jù)格式為10位RGB，用數(shù)據(jù)線D0~D9(D9為MSB位，D0為LSB位)，該系統(tǒng)用YUV格式。該攝像頭模塊與S3C2440的Camera接口連接，其電路圖分別如圖4~圖6所示。

圖4 數(shù)據(jù)線連接圖

其中用到了TI公司的電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245，是一種雙電源的電平移位器，電平移位在其內(nèi)部進行。5 V端用5 V電源作為VDD_CAM，而3.3 V端則用3.3 V作為VCC33。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿電源幅值。

2.2 GPRS模塊的接口設(shè)計

S3C2440有3個UART通道，利用其中一個通道設(shè)計串口，使其與GPRS模塊［5］連接，由于S3C2440自帶的UART控制器，使得硬件開發(fā)和軟件設(shè)計都比較簡單。但RS 232標準所定義的高、低電平信號，與一般的微控制器系統(tǒng)的電路所定義的高、低電平信號完全不同，如S3C2440系統(tǒng)的標準邏輯“1”對應電平2~3 V，標準邏輯“0”對應0~4 V電平。顯然，與RS 232標準所述的電平信號完全不同。兩者之間要進行通信，必須經(jīng)過信號電平的轉(zhuǎn)換，目前常使用的電平轉(zhuǎn)換芯片有MAX232，MAX3221和MAX3243，具體設(shè)計電路如圖7和圖8所示。

圖5 像素時鐘、同步信號連接圖

圖6 攝像頭時鐘、復位信號連接圖

圖7 串口設(shè)計電路圖

圖8 電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232C與S3C2440連接電路圖

3 操作系統(tǒng)平臺的定制

Windows CE是高度模塊化［6］的嵌入式操作系統(tǒng)，正因為如此，用戶為了滿足特定的要求而對操作系統(tǒng)進行定制，如果為自己的嵌入式設(shè)備定制Windows CE操作系統(tǒng)，則須進行創(chuàng)建、構(gòu)建、運行和 OS等一系列操作。在無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，根據(jù)功能要求，利用Platform Builder5.0定制系統(tǒng)［7］的流程如下：

(1) 導入BSP開發(fā)包。由于用的是三星公司的基于ARM920T核的S3C2440，所以在BSP包中找到SMDK2440文件下的SMDK2440.CEC文件將其導入。打開“Platform Builder5.0”，選擇“File”菜單下的“Manage Catalog Features”，如圖9所示。在彈出的對話框中單擊“Import”，瀏覽到SMDK2440文件下的smdk2440.cec文件，將其導入。

圖9 打開組件目錄管理窗口

(2) 創(chuàng)建項目。根據(jù)WinCE無線監(jiān)控系統(tǒng)的要求，在定制系統(tǒng)的過程中選擇合適的組件來實現(xiàn)。其中包括的組件有：支持應用程序開發(fā)的MFC組件和支持網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)組件等。

(3) 編譯項目：點擊菜單“Build OS”“Sysgen”開始編譯項目。

(4) 下載運行時映像，調(diào)試成功后啟動。編譯成功后會在目WinCE500\\PBWorkspaces\\test1\\RelDir\\smdk2440_ ARMV4I_Release下生成nk.bin和nk.nb0等文件，將nk.nb0下載到硬件平臺上運行。

4 驅(qū)動程序的開發(fā)

4.1 攝像頭驅(qū)動的開發(fā)

攝像頭驅(qū)動開發(fā)［8－10］是設(shè)計中的一個難點，也是一個關(guān)鍵部分。由于攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)可以當作數(shù)據(jù)流來處理，所以對于攝像頭的驅(qū)動將采用流式接口的方法來開發(fā)。

(1) 在Platform Builder中打開前面定制的操作系統(tǒng)工程，然后在新建一個WIN32 DLL項目，添加2個C++的源文件，即：camera.cpp和IIc.cpp，其中camera.cpp包含驅(qū)動的入口函數(shù)DLLMain()；驅(qū)動的前綴為“CIS”，IIc.cpp包含通過ICC接口對攝像頭相關(guān)寄存器進行配置的函數(shù)。

(2) 根據(jù)前面的硬件電路和OV9650芯片的工作時序，通過編寫流接口的CIS_Init函數(shù)實現(xiàn)OV9650初始化。主要包括以下3步：調(diào)用InterruptInitialize(SYSINTR_CAM,CameraEvent,NULL,0)函數(shù)通知系統(tǒng)注冊中斷；調(diào)用CreateEvent()函數(shù)創(chuàng)建一個 CameraEvent 事件；調(diào)用CreateThread ()函數(shù)創(chuàng)建CameraThread 線程。在Camera Capture Thread服務(wù)函數(shù)中調(diào)用WaitForSingleObject (CameraEvent,Display Time)函數(shù)等待Camera Event事件的發(fā)生。此事件由與其關(guān)聯(lián)的 SYSINTR_CAM中斷來觸發(fā)。此外還有其它流接口函數(shù)(CIS_IOControl等)也可以以類似的方法實現(xiàn)。

(3) 編寫DLL的導出函數(shù)定義文件.DEF。.DEF文件定義了DLL的導出函數(shù)類表。.DEF文件可以就用一般的記事本編輯，保存時后綴名改為.DEF即可，關(guān)于本攝像頭驅(qū)動的.DEF文件內(nèi)容如下：

LIBRARYCAMERA

EXPORTS

CIS_Close

CIS_Deinit

CIS_Init

CIS_IOControl

CIS_Open

CIS_PowerDown

CIS_PowerUp

CIS_Read

CIS_Seek

CIS_Write

(4) 為驅(qū)動程序配置注冊表。在 platform.reg 中添加以下注冊項即可：

［HKEY_LOCAL_MACHINE\\Drivers\\BuiltIn\\Camera］

"Prefix"="CIS"

"Dll"="camera.dll"

"Index"=dword:1

"Order"=dword:1

在攝像頭驅(qū)動開發(fā)完成后，通過編寫應用程序在嵌入式終端的觸摸屏上顯示出來，如圖10所示。首先通過CreateWindow這個API函數(shù)創(chuàng)建一個用來顯示圖像的窗體，然后創(chuàng)建回調(diào)函數(shù)CaptureThreadProc的線程，在回調(diào)函數(shù)中根據(jù)不同的操作向操作系統(tǒng)發(fā)送不同的消息值，處理圖像的讀取、顯示等。測試結(jié)果如圖11所示。

圖10 定制的WinCE系統(tǒng)在硬件平臺上運行

圖11 攝像頭驅(qū)動測試(圖像的采集和顯示)

4.2 串口驅(qū)動開發(fā)

在Windows CE中串口的驅(qū)動實現(xiàn)是有固定模型的，基于流驅(qū)動模型，采用分層結(jié)構(gòu)。串口驅(qū)動的開發(fā)的步驟和上面攝像頭驅(qū)動開發(fā)的步驟一樣，關(guān)鍵是實現(xiàn)流接口函數(shù)，由于這里采用了分層的結(jié)構(gòu)，MDD層的代碼可以參考微軟提供的源代碼在%_WINCEROOT%\\PUBLIC\\COMMON\\OAK\\DRIVERS\\SERIAL\\COM_MDD2目錄下，PDD層中的代碼是與硬件相關(guān)的代碼，需要針對不同的設(shè)備來編寫。MDD層中的代碼調(diào)用PDD層中的代碼來實現(xiàn)具體的硬件操作。串口驅(qū)動的結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖12 串口的驅(qū)動結(jié)構(gòu)

5 PC機端監(jiān)控中心程序的開發(fā)

監(jiān)控中心是無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，它負責管理整個系統(tǒng)并顯示監(jiān)控的圖像。在該論

文中，監(jiān)控中心的應用程序［11－13］實現(xiàn)了實時監(jiān)控、定時錄像、抓拍等功能。在系統(tǒng)中監(jiān)控程序的開發(fā)，同時使用了C#語言和WIN32 API，利用C#語言基于事件的編程方法，設(shè)計了程序圖形界面，利用VFW接口中的API函數(shù)基于消息機制設(shè)計了底層圖像數(shù)據(jù)的讀取和顯示。該系統(tǒng)中API函數(shù)主要來自于VFW軟件工具包。VFW(Video for Windows)提供了一系列應用程序編程接口(API)，用戶可以通過它們很方便地實現(xiàn)視頻捕獲、視頻編輯及視頻播放等通用功能，還可利用回調(diào)函數(shù)開發(fā)更復雜的視頻應用程序。其特點是播放視頻時，不需要專用的硬件設(shè)備，而且應用靈活，可以滿足視頻應用程序開發(fā)的需要。監(jiān)控中心的程序調(diào)試運行效果如圖13所示。

圖13 PC機端監(jiān)控中心的程序運行效果

6 視頻壓縮編碼和傳輸理論研究

6.1 視頻壓縮編碼研究

圖像和視頻包含巨大數(shù)量的信息，其傳輸和存儲需要很寬的帶寬，多媒體視頻數(shù)據(jù)在無線傳輸之前，必須進行壓縮。常用的數(shù)字壓縮技術(shù)［14］主要包括用于會議電視系統(tǒng)的H.261壓縮編碼，用于計算機靜止圖像壓縮的JPEG和用于活動圖像壓縮的MPEG數(shù)字壓縮技術(shù)和近年來比較熱點的H.263和H.264壓縮編碼技術(shù)。MPEG－4［15］采用新一代視頻編碼技術(shù)，它在視頻編碼發(fā)展史上第一次把編碼對象從圖像幀拓展到具有實際意義的任意形狀視頻對象，從而實現(xiàn)了從基于像素的傳統(tǒng)編碼向基于對象和內(nèi)容的現(xiàn)代編碼的轉(zhuǎn)變，因而引領(lǐng)著新一代智能圖像編碼的發(fā)展潮流。

由于MPEG－4壓縮編碼系統(tǒng)比較復雜，在論文中將重點對MPEG－4壓縮編碼技術(shù)進行研究，分析其在PC機上的壓縮編碼的源碼，為以后在ARM等嵌入式設(shè)備上的移植奠定基礎(chǔ)。對一幀圖像進行MPEG－4編碼的流程如圖14所示。

圖14 一幀圖像進行MPEG－4編碼的流程

編譯開源的MPEG－4 XVID模型的源代碼，將生成一個xvidcore.dll文件，在應用程序開發(fā)中調(diào)用庫中的相關(guān)函數(shù)，程序執(zhí)行過程如圖15所示。其中程序在PC機上測試，先從攝像頭中讀取視頻數(shù)據(jù)，再進行MPEG－4編碼。

6.2 無線傳輸研究

GPRS采用基于分組傳輸模式的無線IP技術(shù)［16－18］，以一種有效的方式高速傳送數(shù)據(jù)，支持Internet上應用最廣泛的IP協(xié)議［19］和X.25協(xié)議，傳輸速率最高達117 KB/s，所以視頻數(shù)據(jù)通過MPEG－4壓縮后，完全可以通過GPRS模塊進行傳輸。在此傳輸過程中通信的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API，Socket接口實現(xiàn)。整個無線傳輸效果如圖16所示。

圖15 圖像的MPEG－4編碼過程

圖16 PC機上圖像的MPEG－4編碼

7 結(jié) 語

基于Windows CE5.0的無線監(jiān)控系統(tǒng)涉及到了計算機編程技術(shù)、嵌入式技術(shù)、視頻編碼、無線傳輸?shù)榷喾矫娴闹R，在此課題中完成了大量的工作，測試結(jié)果達到了該論文預期的目的。嵌入式終端平臺具有體積小、功耗低、運行速度快、采集的圖像清晰等特點，在監(jiān)控中心程序的設(shè)計也具有友好的人機交互界面，實現(xiàn)了定時監(jiān)控、錄像、拍照等功能。視頻壓縮與無線傳輸方面從理論上研究方法的可行性，提出具體的解決方法，這為以后進一步完善系統(tǒng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

［1］傅曦,陳黎.Windows CE嵌入式開發(fā)入門基于Xscal架構(gòu)［M］.北京:人民郵電出版社,2006.

［2］Dagger D,Seal D.ARM Architecture Reference Manual［M］.USA:Addison－Wesley Pub Co.,2002.

［3］怯肇乾.嵌入式系統(tǒng)硬件體系設(shè)計［M］.北京:北京航空航天大學出版社,2007.

［4］蘭勇,馮寶祥.嵌入式ARM實戰(zhàn)手冊［Z］.廣州:廣東省嵌入式軟件公共技術(shù)中心,2006.

［5］Saurabh Jain,Dharma P Agrawal.Wireless Community Networks［J］.IEEE Computer,2003,8:90－92.

［6］Microsoft.Platform Builder for Windows CE5.0 Help［J］.America:Microsoft Corporation,2004,9:110－150.

［7］Wang An－Hsiang,Lai Yueh－Yuan,Sun Cheng－Tung.Effects of Palm and WinCE Menu－design for PDA on Users′ Operating Performance and Subjective Preference［J］.Displays,2005,26:97－102.

［8］齊曉靜.Windows CE OAL層的結(jié)構(gòu)與開發(fā)［J］.單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2005(2):30－33.

［9］Jay Loney.Windows CE.ENT Device Driver Architecture［J］.IEEE Computer,2003,10:70－80.

［10］Wilson Y James.Windows CE Device Driver Development［J］.Part I.MA:Dr.Dobb′s Journal of Software Tools for Professional Programmer,1998.

［11］Sridhar T.Designing Embeddded Communications Software［M］.USA:CMP Books,2003.

［12］姜波.Windows 程序設(shè)計［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2006.

［13］田東風.Windows CE應用程序設(shè)計［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2003.

［14］劉豐.視頻圖像編碼技術(shù)及國際標準［M］.北京:北京郵電大學出版社,2005.

［15］Talluri.Video coding in the ISO MPEG－4 Standard［J］.IEEE Communication Magazine,1998,36(6):112－119.

［16］宋健,王直杰.基于Windows 下的GPRS模塊的研究與開發(fā)［J］.微計算機信息,2006(11):131－134.

［17］\ 拉帕波特.無線通信原理與應用［M］.北京:電子工業(yè)出版社,2006.

［18］Dunlop I,Gozalvez J.Performance of Link Adaptation in GPRS［J］.Electronics Letters,2003,1:50－55.

［19］都沁萍.解析TCP與UDP協(xié)議及其異同［J］.電腦知識與技術(shù),2004(5):79－81.

作者簡介

許雪梅 1971年出生，博士，副教授，碩士研究生導師。主要研究方向為嵌入式系統(tǒng)在無線通信中的應用。

郭遠威 1985年出生，碩士研究生。研究方向為無線監(jiān)控系統(tǒng)的研究。