近幾年，嵌入式無線聯網領域發送數據大都基于802．x或WI-FI技術，并用無線網卡或無線路由器實現。目前也出現了基于手機無線發送數據的嵌入式相關設計，但大都是基于2．5G技術的短信方式的監控設計。在此基礎上設計了一個嵌入式Linux系統下基于3G無線發送模塊的視頻圖像傳輸系統。采用SOC" title="SOC">SOC高性能視頻編解碼器" title="編解碼器">編解碼器Hi3510" title="Hi3510">Hi3510，具備強大的視頻處理功能，實現D1畫質的實時編碼及傳輸。因此，該系統設計實現了在3G移動網絡上傳輸視頻。
1 系統總體設計
選用Hi3510作為對視頻數據的編碼處理，選用DTM6211無線模塊對視頻數據進行發送處理。圖l為系統工作原理框圖，其整體工作原理是：攝像頭采集的數據通過PAL制的CVBS信號輸入工作在主模式TW2834芯片中，經A／D轉換后，由BT．656接口接收轉換為CIF格式的信號，并通過AHB總線把接收到的圖像數據存入到外存SDROM；Hi3510讀取外存中視頻數據，進行H．264編碼，包括幀內預測、幀間預測、DCT變換、量化、熵編碼等，得到編碼后裸碼流存儲到外設中；將外設中視頻數據通過USB端口經測試板發送到無線模塊中，其中關于無線模塊的UDP數據傳輸設置控制工作是通過Hi3510的RS232接口經測試板發送AT指令控制，而后無線模塊將數據封裝成符合UDP格式的IP數據包，最后利用PS業務發送到網絡上。
2 系統硬件設計
2．1 視頻處理模塊
視頻處理模塊遠端攝像頭采集視頻信號，模擬視頻信號通過CVBS信號格式輸入TW2834，TW2834是一個視頻控制器，內嵌PAL／NTSC視頻解碼器，彩色控制器和PAL／NTSC視頻編碼器，主要完成模擬信號到數字信號的轉變。解碼后，轉換成的數字信號通過BT656接口輸入到Hi3510處理器進行H．264編碼。
視頻處理模塊采用Hi3510，該器件是一款基于H．264BP算法的視頻壓縮芯片，它采用ARM+DSP+硬件加速引擎的多核高集成度的SoC構架，具備強大的視頻處理功能，可實現DVD畫質的實時編碼，能自適應各種網絡環境，確保畫面的清晰度和實時性，低碼率的H．264編碼技術極大減少了網絡存儲空間，并通過集成DES／3DES加解密硬件引擎確保網絡安全。圖2為Hi3510邏輯框圖。
Hi3510內部包含一系列提高編解碼速度的視頻編解碼協處理器，視頻編解碼部分完成圖像的運動估計／補償、DCT／IDCT變換、量化／反量化、zigzag掃描和環路濾波。最后將編碼的視頻數據存儲在外存SDROM中。
2．2 視頻發送模塊
圖3為無線發送模塊內部原理框圖。DTM6211是60針0．5mm間距的板對板連接器和一個天線連接器，與天線連接器相匹配的線纜可實現與天線MHF Plug Cable Assembly的連接。串口通信采用RS232，可以與Hi3510串口相連接，模塊采用5線制接法，默認開啟硬件流控。USB接口可以作為通訊口和調試口，作為USB Device設備，遵循USB2．O協議規范，最高速率支持FULL SPEED(12 Mb／s)。發送部分采用SMA(FEMALE)接口饋入天線，外接天線采用棒狀天線。
DTM6211接口有2個UART接口，使用UART1作為Hi3510的AT指令接收端口，傳輸速度設定為115 200 b／s。其UART1信號定義如表1所示。模塊的USB接口作為通信口，用于視頻數據的傳輸，其接口信號定義如表2所示。
2．3 模塊硬件連接
Hi3510和DTM6211之間通過測試板連接，測試板主要作用是連接Hi3510和DTM6211的USB及UART端口，起到一個物理接口轉換作用，同時也起到存放USIM卡的作用。USB和UART之間的連接，只需把Hi3510板的USB口和RS232接口連接到測試板對應接口，DTM6211插針接口直接插到測試板上。其中測試板中主要部分USIM卡的硬件電路如圖4所示。
DTM62ll模塊的射頻接口包括一個天線連接器，通過線纜實現與外部天線的連接，天線連接器采用I-PEX公司的20279-001E-01，連接線纜采用蘇州萬旭電子HM5A-12289-A1DE的50 mm的長雙端子線纜，天線連接器端Plug CableAssembly使用MHFⅡPlug Cable Assembly。
3 系統軟件設計
3．1 操作系統與驅動設計
選用Hi3510自帶嵌入式Linux-2．6．14內核操作系統，開發前需要搭建開發環境，可以安裝一款Fedoral 9．0服務器，同時建立交叉編譯器、安裝SDK包。SDK是基于Hi3510視頻評估板的軟件開發工具，包含了在Linux相關應用開發時使用的各種工具，是用戶開發中最基本的平臺軟件。Bootloader采用uboot-1．1．4初始化硬件設備并通過網口下載Linux內核。內核通過make menuconfig配置可實現系統的量身定做，去除與本系統無關部分，縮減內核，最后將配置后的內核使用mkimage工具做成映像文件，通過網口下載到Hi3510中。
無線發送模塊通過重新配置內核Usb Serial Driver選項可實現其在內核的驅動部分，但需把Usb Driver的PID和VID設置成本模塊的ID，重新編譯便可支持無線發送模塊。
ID更改步驟如下：
首先進入linux-2．6．14＼drivers＼usb＼serial，打開文件option．c，在其中定義兩個宏(DTM6211的VID：0x1AB7 PID：Ox6000)：
3．2 視頻處理軟件設計
視頻處理軟件主要是對采集過來的視頻數據進行H．264壓縮，編碼中涉及的參數需調用SDK提供的API進行配置，其中包括圖像組長度(GOP)、編碼幀率(幀／秒)、量化參數(maxqp)、比特率(b／s)和用戶數據的插入等，然后將壓縮過的裸流，發送到USB端口。其中為了提高壓縮率將GOP設置15；為了減少網絡數據流量將編碼速率設置8幀／秒；量化參數的數值選擇在30～40之間，其設計總流程如圖5所示。
其中關于配置攝像頭部分，open()打開／dev／misc／tw2834dev攝像頭設備文件，完成normal為PAL制式，mode為GIF格式的選擇；配置輸入公共屬性部分，首先打開視頻編碼器，并關閉視頻輸入通道，然后完成工作模式為從模式，VIU與A／D轉換器的接口類型BT656，通道分布模式4路CIF，BT656為場模式，視頻消耗內存為1Ox1 024x1 024等設置工作。
VSTART輸入通道號之后需要創建一個線程，完成后續數據的存儲和轉發，使用pthread_create()函數，隨后執行線程venc_start()，其核心程序如下：
3．3 無線模塊控制設計
無線模塊DTM6211內提供TCP／IP協議棧，可利用PS業務通道發送IP包，以AT指令配置和控制TCP／IP協議棧。利用APP處理器配置TCP／ IP相關環境，注冊UDP端口，APP處理器將要發送的數據直接發給模塊，由模塊將數據封裝成符合UDP格式的IP包，然后利用PS業務通道發送給3G網絡。其控制流程如圖6所示。
開機初始化部分，主要完成激活SIM卡、TCP／IP協議棧和注冊網絡工作；激活場景移動部分主要完成PDP和context的參數設置，包括配置使用IP協議，申請上行速度1．5 MB／s，建立用戶面的分組傳輸路由。在完成以上初始化工作后，需要建立監聽端口號為13000，指定UDP模式下要發送數據的目的地址218．18．141．79和端口號3000，最后還需要指定發送的字節數。數據發送完成后，釋放UDP端口號等相關資源。
4 結論
采用Hi351O+Linux方案，其自帶的SDK開發包使得應用程序開發的難度降低，同時Hi3510本身采用了ARM+DSP+硬件加速引擎的技術，具備強大的視頻處理功能，具有低成本，低開發難度優點。配合DTM62ll無線發送模塊，通過AT指令對數據進行UDP打包，最終將視頻數據包發送到3G網絡上。測試結果表明，受網絡環境影響數據的上行傳輸速率為150～200 KB／s。該系統可用于遠程網絡監控的應用，相對于2．5G技術的短信監控方式，使用者可以獲得更多有效的信息。