【正文】 外設(shè)。USB 系統(tǒng)一般采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖 所示。4．支持即插即用方式，支持熱插拔。USB 設(shè)備有兩種供電方式：總線供電和自供電。圖 USB 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6．四種傳輸類型：中斷傳輸(Interrupt)、控制傳輸(Control)、塊傳輸(Bulk)和同步傳輸(Synchronization)，滿足不同設(shè)備的需要。車載監(jiān)控終端主要功能是將移動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)位置(經(jīng)度和緯度)、時(shí)間和狀態(tài)等信息，通過無線通信鏈路傳送至監(jiān)控中心，而后在具有強(qiáng)大的地理信息查詢功能的電子地圖上進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的顯示，并對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確位置、速度、運(yùn)動(dòng)方向和車輛狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，便于以后查詢。車載監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。其設(shè)計(jì)目的是為有效監(jiān)控客運(yùn)車輛的超載超員現(xiàn)象、減少車內(nèi)犯罪事件數(shù)量。1．主動(dòng)監(jiān)控，實(shí)時(shí)拍照功能拍照功能是車載終端的核心功能，當(dāng)客車上下客時(shí)，車門打開，會(huì)立即啟動(dòng)安裝在車門頂端的攝像頭拍照，記錄下上下車乘客的體貌特征，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮傳送給監(jiān)控中心。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 13 頁(yè)132．遠(yuǎn)程報(bào)警、求助功能。終端也可對(duì)車內(nèi)環(huán)境錄音，圖像和語音資料都可保存在終端存儲(chǔ)介質(zhì)上，作為事后的證明材料。 車載監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)方案隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式微處理器性能的不斷提高，嵌入式系統(tǒng)也得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)也大大縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的時(shí)間，提高了工作效率。表 給出常見的嵌入式處理器 [6]。 S3C2410X 內(nèi)部集成了ARM920T 處理器核的 32 位微控制器、IIS 總線接口、2 個(gè) USB host 接口，一個(gè) USB slave 接口，3 路 UART 接口。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 14 頁(yè)14由于 USB 技術(shù)在 PC 領(lǐng)域的廣泛使用，USB 接口的攝像頭已經(jīng)非常普遍，價(jià)格也非常便宜，而且容易購(gòu)買。根據(jù)車載監(jiān)控終端需求，本課題擴(kuò)展了 Flash 存儲(chǔ)器，選用一片 K9F1208U0M 構(gòu)成 64MB Nand Flash 空間，作為圖像、語音信息存儲(chǔ)介質(zhì)及程序固化設(shè)備。在開發(fā)板上擴(kuò)展了兩個(gè) UART口，分別連接 Garmin GPS 接收機(jī)模塊和 SEMENS 的 MC35i GPRS 模塊。在數(shù)字音頻的輸入接口上接一個(gè)話筒。模擬車門開閉狀態(tài)和手動(dòng)啟動(dòng)圖像采集的需求。圖 車載監(jiān)控終端硬件組成GPS 模塊 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 15 頁(yè)15第四章 系統(tǒng)硬件平臺(tái)構(gòu)成車載監(jiān)控終端總體上可以分為四大部分：S3C2410X 處理器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、外圍設(shè)備模塊和調(diào)試系統(tǒng)。SDRAM 作為系統(tǒng)的運(yùn)行內(nèi)存，用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)；FLASH 介質(zhì)用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等；JTAG 口、USB 口、串口都可做調(diào)試接口。USB 攝像頭通過 USB 接口與處理器相連。由于在嵌入式系統(tǒng)中，硬件平臺(tái)起著基礎(chǔ)作用，任何軟件的開發(fā)都是基于一定的硬件平臺(tái)并在其上發(fā)生作用的。圖 車載監(jiān)控終端 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 16 頁(yè)16 主控制模塊(ARM9)綜合考慮，本系統(tǒng)選用 Samsung 公司的 ARM9 芯片 S3C2410X。該處理器采用 制造工藝，內(nèi)部采用了新的Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)總線(AMBA2)。S3C2410X 中集成的以下片上功能：● 伏內(nèi)核供電， 存儲(chǔ)器供電， 外部 I/O 供電?！?外部存儲(chǔ)控制器(SDRAM 控制和片選邏輯)。● 帶有外部請(qǐng)求引腳的 4 通道 DMA?！?1 通道多主 IICBUS/1 通道 IISBUS 控制器?！?2 端口 USB 主機(jī)/1 端口 USB 設(shè)備( 版)。● 看門狗定時(shí)器?！?功耗控制模式：具有普通，慢速，空閑和掉電模式?！?具有日歷功能的 RTC。S3C2410X 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。開發(fā)板還提供了一個(gè) USB DEVICE 接口，可以下載數(shù)據(jù)。并且每個(gè) DART 均具有 16字節(jié)的 FIFO(先入先出寄存器)，支持的最高波特率可達(dá)到 。 RS232C 是一種標(biāo)準(zhǔn)接口，D 型插座，采用 25 芯引腳或 9 芯引腳的連接器。在發(fā)送端需要用驅(qū)動(dòng)電路將TTL 電平轉(zhuǎn)換成 RS232C 電平，在接收端需要用接收電路將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換為 TTL電平，電平轉(zhuǎn)換器采用 MAX232 芯片，該芯片使用單一+5V 電源供電實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用了 GPF3 口，選擇為中斷功能模式(EINT3)，用于控制車門的關(guān)與開；選用了 GPF4 口，選擇為中斷功能模式( EINT4)，用于手動(dòng)啟動(dòng)視頻采集并將采集圖像回傳監(jiān)控中心。它是一種面向多媒體的音頻總線，專用于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)字立體聲提供序列的連接至標(biāo)準(zhǔn)編解碼器。其他信號(hào) (如控制信號(hào))必須單獨(dú)傳輸。S3C2410X 內(nèi)置 I2S 總線接口，可直接外接 8/16 比特的立體聲 CODEC，可提供 DMA 傳輸模式，以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。該 CODEC 支持 ⅡS 總線數(shù)據(jù)格式，采用位元流轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理，具有可編程增益放大器(PGA) 和數(shù)字自動(dòng)增益控制器(AGC)。據(jù)《GPS World》雜志 2022 年最新調(diào)查報(bào)道表明，現(xiàn)在全球有 90 余家接收機(jī)生產(chǎn)制造廠家，共有 800 多種型號(hào)的接收機(jī)進(jìn)入商用市場(chǎng)。上述性能己能很好地滿足普通車輛監(jiān)控系統(tǒng)的要求。GARMIN 的 GPS 接收機(jī)功耗非常小，數(shù)據(jù)更新率為每秒一次，其優(yōu)良的性能既能夠滿足陸地導(dǎo)航的靈敏度需求，也能夠滿足飛 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 20 頁(yè)20行器的動(dòng)態(tài)需求。其中全部的重要元器件，包括 RF/IF接收機(jī)硬件和數(shù)字基帶部分，都是由 GARMIN 來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的，以保證其質(zhì)量和性能。最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，除 GPS 外還要包括外部電源和 GPS 天線。GPS 接收機(jī) OEM 板中可以將衛(wèi)星軌道參數(shù)、上次定位位置、時(shí)間和日期等數(shù)據(jù)保存在靜態(tài)存儲(chǔ)器，接收機(jī)內(nèi)部有備用電池來為存儲(chǔ)器供電。GPS15L 接口特性如表 所示：GPS15L 主要特性為：● 跟蹤性能：并行 12 通道● 定位時(shí)間：熱啟動(dòng)15 秒；冷啟動(dòng)45 秒；重新捕獲2 秒；自動(dòng)搜索300秒● 單點(diǎn)定位：15 米● 時(shí)間精度：177。OEM 板內(nèi)的電池可以維持大約 21 天。2 地 電源地和信號(hào)地3 電源 電壓 ~；電流峰值 100mA，標(biāo)稱值 85mA。RS232 電平，提供 NMEA 0183 版本 或 的數(shù)據(jù)。波特率從 300~38400 可選，默認(rèn)值為 4800。RS232 電平，最大輸入電壓范圍為25V+25。最小負(fù)載阻抗是 500Ω。6 射頻偏壓 為天線供電的外部電壓輸入。開路輸出電壓為，低電壓 0V，高電壓 Vin。接 50Ω 負(fù)載后輸出450mVpp 信號(hào)。8 串口 2（入） 接收 RTCM SC104 版本 的 GPS 差分信息。目前常用的移動(dòng)終端有兩種形式：一種是完全做好的GPRS Module 成品，提供了串行接口，用戶不必關(guān)心硬件實(shí)現(xiàn)，只需通過串口向模塊 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 22 頁(yè)22發(fā)送指令就可以完成所有功能；另一種是提供手機(jī)芯片，用戶自行購(gòu)買外圍器件并自己設(shè)計(jì)電路。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所采用的通訊模塊是 SIEMENS公司生產(chǎn)的 MC35i。用途非常廣泛。用戶可通過 RS232 串口與自己的無線應(yīng)用系統(tǒng)相連。其主要的組成部分有：GSM 基帶處理器(包括模擬基帶和數(shù)字基帶 )、GSM 射頻電路、存儲(chǔ)器、電源和功率控制電路、系統(tǒng)鏈接器。它還實(shí)現(xiàn)了對(duì) 3V SIM 卡的接口、對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)?，F(xiàn)將各部分功能簡(jiǎn)單介紹如下 [9]。它們共同完成GSM 基帶信號(hào)處理功能。GSM 基帶處理器上運(yùn)行 GSM 的應(yīng)用軟件和協(xié)議，并提供一個(gè) UART 口與用戶應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行通訊。射頻信號(hào)通過 SMB 插座與外接天線相連。功率控制電路主要用于控制射頻電路的發(fā)射功率?？蛇x用配件數(shù)據(jù)電纜與 PC 機(jī)相連。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 23 頁(yè)23表 MC35i 相關(guān)技術(shù)參數(shù)雙頻波段：EGSM900MHZ 和DSC1800MHZ傳真：自動(dòng)傳真group3（class1amp。具有快速成像、圖像質(zhì)量高、成本低和通用性好的優(yōu)點(diǎn)。OV7620 是美國(guó) Omni vision 公司生產(chǎn)的一款高集成度高分辨率圖像傳感器，它將所有攝像功能和矩陣處理功能都集成在片上。片上 A/D 轉(zhuǎn)換器可提供 8 位或 16 位并行數(shù)字輸出，并 100%符合CCIR601/656 規(guī)范。OV511 是 Omni Vision 公司生產(chǎn)高性能攝像機(jī)到 US 接口單片控制芯片，它極大地簡(jiǎn)化了單片 CMOS 圖像傳感器和 USB 的接口，其片上增加 256kDRAM 和一個(gè) USB 收發(fā)器，可以很容易地構(gòu)成基于 USB 的視頻子系統(tǒng)。片內(nèi)高性能專用壓縮引擎可以達(dá)到 7:1 的壓縮比，保證了從圖像傳感器到主控制器的快速圖像傳輸，從而減少了低帶寬應(yīng)用中通常會(huì)出現(xiàn)的圖像跳動(dòng)現(xiàn)象。 基于 JPEG 庫(kù)的圖像壓縮數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量非常龐大，如一幀分辨率為 640480 的圖像，Y:U:V 為4:2:2，若以 8 比特表示 Y 信號(hào)，則每像素占 16Bit。因而，如果圖像不經(jīng)過壓縮而直接存儲(chǔ)和傳輸，將帶來嚴(yán)重的空間消耗和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。圖像數(shù)據(jù)可以進(jìn)行壓縮有以下幾方面原因：首先，原始圖像數(shù)據(jù)是高度相關(guān)的，存在很大的冗余度。大多數(shù)圖像內(nèi)相鄰像素之間有較大的相關(guān)性，這稱為空間冗余度。數(shù)據(jù)冗余造成比特?cái)?shù)浪費(fèi)，消除這些冗余就可以節(jié)約碼字，也就達(dá)到了數(shù)據(jù)壓縮的目的。如果采用可變長(zhǎng)編碼技術(shù)，對(duì)出現(xiàn)概率高的符號(hào)用短碼字、對(duì)出現(xiàn)概率低的符號(hào)用長(zhǎng)碼字表示，就可消除符號(hào)冗余度，從而節(jié)約碼字。在許多應(yīng)用場(chǎng)合，并不要求經(jīng)壓縮及復(fù)原以后的圖像和原圖完全相同，可以允許有少量失真。圖像質(zhì)量允許的損失愈多，可以實(shí)現(xiàn)的壓縮比就愈大。如果能充分利用人眼的視覺特性，就可以在保證所要求的圖像主觀質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)較高的壓縮比，這就是利用了視覺冗余度 [10]。JPEG 是由 Joint Photographic Experts Group(聯(lián)合圖片專家組 )專門為圖片開發(fā)的一種 GIF 的替代格式。JPEG 支持百萬以上的顏色(24bit)。它采用混合編碼方法，可以支持很高的圖像分辨率和量化精度，滿足以下特性：，能夠覆蓋一個(gè)較寬的圖像質(zhì)量范圍；能夠達(dá)到“很好”到“極好”的評(píng)估，與原始圖像比，人的視覺難以區(qū)分。，其軟件可以在各種 CPU 上完成，也可以使用硬件實(shí)現(xiàn)。JPEG 編碼處理有四種模式：基于 DCT 的順序模式，基于 DCT 的累進(jìn)模式，無失真模式和層次模式。2．FDCT 變換。4．?dāng)?shù)據(jù)排列。6．交流系數(shù) AC 編碼。8．幀封裝。2．采用 S3C2410X 作為系統(tǒng)微處理器，選擇了合適的 GPS 模塊和 GPRS 模塊，搭建了車載監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。但本論文主要內(nèi)容在硬件方面，軟件、程序方面還有待提高?；厥走^去的四年，我在學(xué)習(xí)和生活的諸多方面得到了很多老師和同學(xué)的熱情幫助，在此，我表示真誠(chéng)的感謝。在整個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)階段，她一直在各方面給予我關(guān)心與指導(dǎo)，使我能夠順利地完成學(xué)術(shù)論文及畢業(yè)論文。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 28 頁(yè)28參考文獻(xiàn)[1] 王惠南． GPS 導(dǎo)航原理與應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2022，2123.[2] Elliott D Kaplan．GPS 原理與應(yīng)用[M] ．北京：電子工業(yè)出版社，2022.[3] 李華．現(xiàn)代移動(dòng)通訊新技術(shù) GRPS 系統(tǒng)[M]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2022，1724[4] Bates R J．著．朱洪波譯．通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS) 技術(shù)與應(yīng)用[M] ．北京：人民郵電出版社，2022，1517.[5] Baker terminal design [M].Electronic and Engineering , (3)。亞森，常青，梅順良，等．基于 GPRS 的智能車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J] ．電訊技術(shù)，2022，(5)：114117.[7] 張弘．USB 接口設(shè)計(jì)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版，2022，7586.[8] ARM Technical Reference Manual Rev 1[Z].2022, 24~26[9] MC35I Cellular Engine Hardware interface description. 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