论文部分内容阅读
目前在图像监控领域，基于PC和Internet的有线图像监控系统应用较为广泛，但其体积大、功耗高、成本高、布线繁琐、对监控现场要求高等缺点一定程度上制约了它的进一步发展和应用。而基于无线网络的图像监控方式借助技术上的优势，基本可以克服上述缺点。本文在目前图像监控系统的基础上，围绕嵌入式技术、无线通信技术和网络技术开展研究工作，设计并实现了低成本、低功耗、体积轻巧的嵌入式无线远程图像监控系统。本文研究的具体内容如下：
研究了图像监控技术的背景和国内外研究和应用现状。首先研究了目前应用较为广泛的图像监控系统的组成和特点；其次研究了2.4G短距离无线通信技术，包括IEEE802.15.4/ZigBee技术、Wi-Fi/IEEE802.11b技术等；最后提出了本文设计的嵌入式无线远程图像监控系统的方案。
研究了IEEE802.15.4标准协议和无线应用协议（WAP）。首先研究了IEEE802.15.4协议的物理层（PHY）的工作频段、调制方式、通信速率、数据包格式和数据链路层（DLL）的参考模型、数据包格式和接入机制等内容；其次研究了无线应用协议层次中无线事务协议（WTP）、无线会话协议（WSP）和多媒体信息封装标准协议（MMSEP）的工作原理、功能特性、服务机制和数据格式等内容。
研究并设计了监控系统的硬件部分。监控系统的硬件由监控节点和网关节点两部分组成。首先研究了监控节点的组成结构，包括微控制器模块、存储器模块、图像采集模块、射频传输模块、红外检测模块和JTAG调试模块等单元，分别研究了各个模块的主要功能特点、芯片选型和原理图设计；其次研究了网关节点的组成结构，包括微控制器模块、存储器模块、射频收发模块、GPRS通信模块和JTAG调试模块等功能单元，分别研究了各个模块的功能特点、芯片选型和原理图设计。
设计并实现了监控系统的软件部分。监控系统的软件分为监控节点和网关节点两部分。首先研究了监控节点的软件工作流程，设计并实现了图像数据采集部分的软件，完成了无线通信协议的设计和编写。其次研究了网关节点的工作架构，在此基础上实现了GPRS模块的操作命令和多媒体信息（MMS）的组包与发包。网关节点最重要的功能是把从监控节点接收到的图像数据发送到监控终端，该功能分两个阶段来实现：1）操作AT指令控制GPRS模块建立UDP连接。该过程通过设计网关节点与GPRS模块的UART收发程序，操作AT指令字符来实现；2）图像数据的组包和发包阶段。该过程通过把作为MMS PDU（协议处理单元）消息体的图像数据封装成WTP数据包的形式，然后放在UDP报文的数据负载部分发送给WAP服务器来实现。