基于WIFI的嵌入式无线图像监控系统设计_王鹏
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｌｙｃａｔｃｈｅｒ；ＷＩＦＩ；ＡＲＭ；μＣ／ＯＳ－ＩＩ
引 言
ＺｉｇＢｅｅ网络对设备要求较低 ，适用于没有基础设施或不易 布线的场合。本系统使用 ＷＩＦＩ网 络 是 由 于 其 覆 盖 面 广 、
随着嵌入式技术 、图像处理技术以及网络通信技 术 的 传输速度快 、传输能耗与数据长度较低等特点 。 ［３］
图 １ 系 统 总 体 结 构
２ 系 统 硬 件 实 现
本文设计的无线捕蝇图像监控系统的硬件架构如图 ２ 所 示，本 系 统 中 采 集 终 端 的 核 心 板 采 用 ＡＲＭ７ 处 理 器 ＬＰＣ２１０３的开发板作为硬件平台 ，摄像模块采用１３０万像 素的串口摄像 头，并 且 通 过 ＷＩＦＩ模 块 ＳＴ－ＭＷ－０８Ｓ 与 服 务器进行通信。
图 ６ 服 务 器 端 软 件 流 程 图 由于各用户线程相对独立 ，因此每个终端与服务 器 端 的数据传送相互不受影响。在数据传输过程中会出现连 接中断的情况，因此程序中设置了重连后自动重新采 集 的 功能，保证了在无人监控场所的有效使用 。服务器软 件 主 界面如图７所示。
４ 系 统 测 试 与 分 析
它采用标准的ＪＰＥＧ 图像压 缩 算 法，图 像 输 出 格 式 与 常用的计算机完全兼容 。同时，它带有可选择的红外 照 明 功能，能够实现自动 照 度 补 偿 、在 较 暗 的 光 线 下 仍 能 得 到 较好的图片质量 。串口通信速率为１１５ ２００ｂｐｓ。
图 ３ ＬＰＣ２１０３ 核 心 板 模 块 结 构
３．２ 服 务 器 端 软 件
服务器端软件 使 用 ＶＣ＋ ＋ 作 为设计平台，主 要 负 责 界 面 事 件 的 响应、用户 线 程 的 创 建 等 工 作。 流 程图如 图 ６ 所 示。 界 面 事 件 主 要 包括定 时 自 动 采 集 与 手 动 一 次 性 采集 、对终端 进 行 校 时 以 及 测 试 摄 图５ 终端软件流程图 像头是否正常。用户线程创建主要包括发送图像采集命 令、与终 端 进 行 通 信，接 收 终 端 返 回 图 像 数 据 并 解 析 为 ＪＰＥＧ 图 像 后，在 界 面 显 示 并 在 服 务 器 端 所 在 ＰＣ 机 上 存储。
系统总体结构示意图如图１所示。系统终端由 ＡＲＭ 模块、串口 摄 像 头 和 ＷＩＦＩ模 块 组 成。ＡＲＭ 模 块 作 为 硬
敬请登录网站在线投稿
２０１３ 年第１０ 期
５ ７
件平台，嵌 入 μＣ／ＯＳ－ＩＩ操 作 系 统，串 口 摄 像 头 作 为 采 集 端，通过 ＷＩＦＩ模块与无线 局 域 网 相 连 。 服 务 器 端 的 软 件 通过有线或无线的方式与局域网进行连接 ，控制终端 采 集 传输图像数据，并且在服务器端显示存储的图像 。
１０位 Ａ／Ｄ 转换器提供８路模拟输入，低功耗实时时钟 具有独立的电源和特定的３２ ７６８ Ｈｚ时钟 输 入，多 达３２个 通用Ｉ／Ｏ 口（可承受５Ｖ 电压），可通过个别使能／禁止外围 功能、外围时 钟 分 频 来 优 化 额 外 功 耗 。 ［５］ 硬 件 结 构 如 图 ３ 所示。
图 ４ ＷＩＦＩ模 块
目前所使 用 的 无 线 传 输 技 术 主 要 包 括 以 下 几 种 ：蓝
供了一种可行的无线捕蝇图像监控系统。从串口摄像头直 接读出图像的数字信 号，通 过 ＷＩＦＩ网 络 传 输 至 服 务 器，服 务器端可以随时查看 监 控 信 息 图 像，且 无 需 人 员 长 期 值 守 在 服 务 器 端 ，实 现 了 无 人 监 控 。 本 系 统 减 少 人 力 、财 力 及 一 些 硬 件 资 源 ，实 现 了 资 源 共 享 ，提 高 了 资 源 利 用 率 。
不断发展，图像监控系统在人们的日常生活中得到了 越 来
鉴于目前环保捕蝇 监 控 系 统 相 对 较 少 的 情 况，本 文 提
越多的应用。传统的有线传输方式不够灵活和方便 ，常 受 到布线等问题的限制。在技术推动信息传输日趋无线化 的背景下，无线图像采集传输系统解决了以上问题 。 它 可 以实时采集图像 ，经 过 无 线 模 块 传 输 到 计 算 机 服 务 器 ，并 在服务器端存储显示。
基于 ＷＩＦＩ的嵌入式无线图像监控系统设计＊
王 鹏１，徐 莹１，徐 岩２，吕 志 刚１
（１．西安工业大学 电子信息工程学院，西安 ７１００３２；２．中国兵器科学研究院）
摘要：针对目前环保领域内无线捕蝇监控系统相对较少的情况 ，设计了 ＷＩＦＩ网络下的无线捕蝇图像监控系统 。该系 统 采 用嵌入式μＣ／ＯＳ－ＩＩ操作系统和 ＡＲＭ 核处理器 ＬＰＣ２１０３作为软硬件平台 ，采用１３０万像素的 ＣＭＯＳ摄像头作为图像 采集装置，利用 ＷＩＦＩ的 Ａｄ－Ｈｏｃ技术与服务器进行通信 。在 ＰＣ 上使用 ＶＣ＋＋编写服务 器 程 序，采 用 多 线 程 对 多 个 终 端客户进行图像采集传输处理 。该系统经过测试 ，已经应用到大型食品厂或者其他一些需要食品安全监测的 室 内 场 合 ， 并且具有广阔的市场前景。 关 键 词 ：无 线 捕 蝇 ；ＷＩＦＩ；ＡＲＭ；μＣ／ＯＳ－ＩＩ 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３０１．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
系统完成后经过多次测试 ，服务器端接收图像的 时 间 测试如表１所列。
表 １ 服 务 器 端 接 收 图 像 的 时 间
图像分辨率
服务器端接收图 像 文 件 时 间 范 围／ｓ
平 均 值／ｓ
３２０×２４０
６～１５
９
源自文库
６４０×４８０
１２～２４
１９
１２８０×９６０
２１～３３
２８
从测试数据中可 以 看 出 ，随 着 图 像 分 辨 率 的 增 加，传 输时间相应增加。在测试过程中出现过１次断线的情况， 是由于 ＷＩＦＩ模 块 自 动 重 新 连 接 引 起 的 。 随 后 在 程 序 中 加入重连后自动重新采集的功能 ，保证了在无人监控 场 所 的有效使用。
牙、ＧＰＲＳ、ＷＩＦＩ、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ 和 ＺｉｇＢｅｅ。 这 些 技 术 都 具有各自的特点 ，例 如，蓝 牙 适 用 于 短 距 离、低 功 耗、低 成 本的场合［１］；ＧＰＲＳ提供高速无 线ＩＰ 及 Ｘ．２５ 分 组 数 据 接 入 服 务 ，但 是 依 赖 基 站 且 需 要 用 户 自 行 承 担 流 量 费 ； ［２］
２．２ ＷＩＦＩ模块
通过对多款 ＷＩＦＩ模块传 输 距 离、误 差 率 等 实 验 的 对 比，本 系 统 采 用 ＳＴ－ＭＷ－０８Ｓ ＷＩＦＩ模 块。 它 是 一 款 多 功
能 ＵＡＲＴ 接 口 ＷＩＦＩ数 据 传 输 模 块，内 部 集 成 了 支 持 ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、 ＤＨＣＰ 客 户 端 以 及 ＤＨＣＰ 服 务 器 等 诸 多 ＴＣＰ／ＩＰ 协 议 和 ＷＩＦＩ驱 动，同 时 具 备 通 用 串 口、ＰＷＭ 以 及 多 路 通 用 Ｉ／Ｏ 的输 入／输 出 等 功 能，具 有 系 统接口灵活、编程控 制 方 便 等 诸 多 优 点。 网 络 结 构 上，模 块支持基 础 网 络 （ｉｎｆｒａ）和 特 殊 的 Ａｄ－Ｈｏｃ网 络 结 构。 加 密 认 证 方 面，模 块 支 持 开 放 性、ＷＥＰ ６４／１２８、ＷＰＡ、 ＴＫＩＰ、ＡＥＳ等诸多安全协议 。 由于灵活的结构设计使得模块在功能完备的前提下 拥有更低功耗和较高的数据吞吐率。利用它可以轻松实 现嵌入式设 备 的 无 线 网 络 功 能 ，节 省 人 力 物 力 和 开 发 时 间 ，使 本 系 统 更 快 地 投 入 市 场 ，增 强 竞 争 力 。 ［６］ ＷＩＦＩ模 块 如 图 ４ 所 示 。
３ 系 统 软 件 设 计 ３．１ 终 端 软 件
终端软件的 主 要 功 能 是 通 过 串 口 控 制 ＷＩＦＩ模 块 与
５ ８ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ＆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１３ 年第１０ 期
ｗｗｗ ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ ．ｃｎ
服务器进行 通 信，并 控 制 摄 像 头 采 集图 像。 首 先 监 听 ＷＩＦＩ模 块，等 待服务器的 命 令；收 到 采 集 图 像 命 令后，通 过 摄 像 头 采 集 图 像 ，并 且 与服务器进行通信，完成图像传输等 任务。终端软件流程如图５所示。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｌｙｃａｔｃｈｅｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｌｙｃａｔｃｈｅｒ ｉｍａｇｅ ｍｏｎｉ－ ｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷＩＦＩ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｌｅｃｔｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄμＣ／ＯＳ－ＩＩ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＡＲＭ ｃｏｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ＬＰＣ２１０３ ａｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｉｔｈ １．３ｍｉｌｌｉｏｎ ｐｉｘｅｌ ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ ａｓ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ，ｉｔ ｕｓｅｓ ＷＩＦＩ Ａｄ－Ｈｏｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏ－ ｇｙ ｔｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｓｅｒｖｅｒ．Ｏｎ ｔｈｅ ＰＣ，ｉｔ ａｄｏｐｔｓ ＶＣ＋ ＋ ｔｏ ｗｒｉｔｅ ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ，ａｎｄ ｕｓｅｓ ｍｕｌｔｉ－ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｎｄ ｃｕｓ－ ｔｏｍｅｒｓ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｔｅｓｔｅｄ ａｎｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｌａｒｇｅ ｆｏｏｄ ｆａｃｔｏｒｙ ｏｒ ｏｔｈｅｒ ｆｏｏｄ ｓａｆｅｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎｄｏｏｒ ｏｃｃａｓｉｏｎｓ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ｂｒｏａｄ ｍａｒｋｅｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ．
１ 系 统 工 作 原 理 及 组 成
整个无线捕蝇图像监控系统分为系统终端和服务器 端两 部 分，它 们 之 间 通 过 无 线 网 络 建 立 ＴＣＰ 连 接 来 传 送 图 像 信 息 和 控 制 命 令 。 ［４］
＊ 基 金 项 目：陕 西 省 教 育 厅 专 项 科 研 计 划 资 助 项 目 （项 目 编 号： １１ＪＫ０９２１）。
２．３ 图 像 采 集 模 块
本模块采用 ＳＸＨ 系列串口摄像头 。它是一款具有视 频采集和 图 像 压 缩 功 能 的 １３０ 万 像 素 ＣＭＯＳ 摄 像 头，最 大分辨率可达到１２８０×９６０的工业用图像采集 设 备 ，并 且 内含拍摄 控 制、视 频 捕 捉、图 像 数 据 采 集 、图 像 ＪＰＥＧ 压 缩、串口通信等功能 。
图 ２ 无 线 图 像 采 集 传 输 系 统 硬 件 架 构 设 计 图
２．１ 核 心 板
为解决低功耗问题，核心板的微处理器采用 ＮＸＰ公司 推出 的 基 于 ＡＲＭ７ＴＤＭＩ－Ｓ核、ＬＱＦＰ４８ 封 装 的 ＬＰＣ２１０３。 它的 最 高 工 作 速 度 可 达 ７０ ＭＨｚ，具 有 ３２ ＫＢ 的 片 内 ＦＬＡＳＨ 程序存储器和８ＫＢ 的 片 内 静 态 ＲＡＭ。可 以 通 过 片内 ｂｏｏｔ装载程序实现ＩＳＰ／ＩＡＰ编程。
Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｍａｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷＩＦＩ
Ｗａｎｇ Ｐｅｎｇ１，Ｘｕ Ｙｉｎｇ１，Ｘｕ Ｙａｎ２，ＬüＺｈｉｇａｎｇ１
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００３２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｔｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
引 言
ＺｉｇＢｅｅ网络对设备要求较低 ，适用于没有基础设施或不易 布线的场合。本系统使用 ＷＩＦＩ网 络 是 由 于 其 覆 盖 面 广 、
随着嵌入式技术 、图像处理技术以及网络通信技 术 的 传输速度快 、传输能耗与数据长度较低等特点 。 ［３］
图 １ 系 统 总 体 结 构
２ 系 统 硬 件 实 现
本文设计的无线捕蝇图像监控系统的硬件架构如图 ２ 所 示，本 系 统 中 采 集 终 端 的 核 心 板 采 用 ＡＲＭ７ 处 理 器 ＬＰＣ２１０３的开发板作为硬件平台 ，摄像模块采用１３０万像 素的串口摄像 头，并 且 通 过 ＷＩＦＩ模 块 ＳＴ－ＭＷ－０８Ｓ 与 服 务器进行通信。
图 ６ 服 务 器 端 软 件 流 程 图 由于各用户线程相对独立 ，因此每个终端与服务 器 端 的数据传送相互不受影响。在数据传输过程中会出现连 接中断的情况，因此程序中设置了重连后自动重新采 集 的 功能，保证了在无人监控场所的有效使用 。服务器软 件 主 界面如图７所示。
４ 系 统 测 试 与 分 析
它采用标准的ＪＰＥＧ 图像压 缩 算 法，图 像 输 出 格 式 与 常用的计算机完全兼容 。同时，它带有可选择的红外 照 明 功能，能够实现自动 照 度 补 偿 、在 较 暗 的 光 线 下 仍 能 得 到 较好的图片质量 。串口通信速率为１１５ ２００ｂｐｓ。
图 ３ ＬＰＣ２１０３ 核 心 板 模 块 结 构
３．２ 服 务 器 端 软 件
服务器端软件 使 用 ＶＣ＋ ＋ 作 为设计平台，主 要 负 责 界 面 事 件 的 响应、用户 线 程 的 创 建 等 工 作。 流 程图如 图 ６ 所 示。 界 面 事 件 主 要 包括定 时 自 动 采 集 与 手 动 一 次 性 采集 、对终端 进 行 校 时 以 及 测 试 摄 图５ 终端软件流程图 像头是否正常。用户线程创建主要包括发送图像采集命 令、与终 端 进 行 通 信，接 收 终 端 返 回 图 像 数 据 并 解 析 为 ＪＰＥＧ 图 像 后，在 界 面 显 示 并 在 服 务 器 端 所 在 ＰＣ 机 上 存储。
系统总体结构示意图如图１所示。系统终端由 ＡＲＭ 模块、串口 摄 像 头 和 ＷＩＦＩ模 块 组 成。ＡＲＭ 模 块 作 为 硬
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件平台，嵌 入 μＣ／ＯＳ－ＩＩ操 作 系 统，串 口 摄 像 头 作 为 采 集 端，通过 ＷＩＦＩ模块与无线 局 域 网 相 连 。 服 务 器 端 的 软 件 通过有线或无线的方式与局域网进行连接 ，控制终端 采 集 传输图像数据，并且在服务器端显示存储的图像 。
１０位 Ａ／Ｄ 转换器提供８路模拟输入，低功耗实时时钟 具有独立的电源和特定的３２ ７６８ Ｈｚ时钟 输 入，多 达３２个 通用Ｉ／Ｏ 口（可承受５Ｖ 电压），可通过个别使能／禁止外围 功能、外围时 钟 分 频 来 优 化 额 外 功 耗 。 ［５］ 硬 件 结 构 如 图 ３ 所示。
图 ４ ＷＩＦＩ模 块
目前所使 用 的 无 线 传 输 技 术 主 要 包 括 以 下 几 种 ：蓝
供了一种可行的无线捕蝇图像监控系统。从串口摄像头直 接读出图像的数字信 号，通 过 ＷＩＦＩ网 络 传 输 至 服 务 器，服 务器端可以随时查看 监 控 信 息 图 像，且 无 需 人 员 长 期 值 守 在 服 务 器 端 ，实 现 了 无 人 监 控 。 本 系 统 减 少 人 力 、财 力 及 一 些 硬 件 资 源 ，实 现 了 资 源 共 享 ，提 高 了 资 源 利 用 率 。
不断发展，图像监控系统在人们的日常生活中得到了 越 来
鉴于目前环保捕蝇 监 控 系 统 相 对 较 少 的 情 况，本 文 提
越多的应用。传统的有线传输方式不够灵活和方便 ，常 受 到布线等问题的限制。在技术推动信息传输日趋无线化 的背景下，无线图像采集传输系统解决了以上问题 。 它 可 以实时采集图像 ，经 过 无 线 模 块 传 输 到 计 算 机 服 务 器 ，并 在服务器端存储显示。
基于 ＷＩＦＩ的嵌入式无线图像监控系统设计＊
王 鹏１，徐 莹１，徐 岩２，吕 志 刚１
（１．西安工业大学 电子信息工程学院，西安 ７１００３２；２．中国兵器科学研究院）
摘要：针对目前环保领域内无线捕蝇监控系统相对较少的情况 ，设计了 ＷＩＦＩ网络下的无线捕蝇图像监控系统 。该系 统 采 用嵌入式μＣ／ＯＳ－ＩＩ操作系统和 ＡＲＭ 核处理器 ＬＰＣ２１０３作为软硬件平台 ，采用１３０万像素的 ＣＭＯＳ摄像头作为图像 采集装置，利用 ＷＩＦＩ的 Ａｄ－Ｈｏｃ技术与服务器进行通信 。在 ＰＣ 上使用 ＶＣ＋＋编写服务 器 程 序，采 用 多 线 程 对 多 个 终 端客户进行图像采集传输处理 。该系统经过测试 ，已经应用到大型食品厂或者其他一些需要食品安全监测的 室 内 场 合 ， 并且具有广阔的市场前景。 关 键 词 ：无 线 捕 蝇 ；ＷＩＦＩ；ＡＲＭ；μＣ／ＯＳ－ＩＩ 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３０１．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
系统完成后经过多次测试 ，服务器端接收图像的 时 间 测试如表１所列。
表 １ 服 务 器 端 接 收 图 像 的 时 间
图像分辨率
服务器端接收图 像 文 件 时 间 范 围／ｓ
平 均 值／ｓ
３２０×２４０
６～１５
９
源自文库
６４０×４８０
１２～２４
１９
１２８０×９６０
２１～３３
２８
从测试数据中可 以 看 出 ，随 着 图 像 分 辨 率 的 增 加，传 输时间相应增加。在测试过程中出现过１次断线的情况， 是由于 ＷＩＦＩ模 块 自 动 重 新 连 接 引 起 的 。 随 后 在 程 序 中 加入重连后自动重新采集的功能 ，保证了在无人监控 场 所 的有效使用。
牙、ＧＰＲＳ、ＷＩＦＩ、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ 和 ＺｉｇＢｅｅ。 这 些 技 术 都 具有各自的特点 ，例 如，蓝 牙 适 用 于 短 距 离、低 功 耗、低 成 本的场合［１］；ＧＰＲＳ提供高速无 线ＩＰ 及 Ｘ．２５ 分 组 数 据 接 入 服 务 ，但 是 依 赖 基 站 且 需 要 用 户 自 行 承 担 流 量 费 ； ［２］
２．２ ＷＩＦＩ模块
通过对多款 ＷＩＦＩ模块传 输 距 离、误 差 率 等 实 验 的 对 比，本 系 统 采 用 ＳＴ－ＭＷ－０８Ｓ ＷＩＦＩ模 块。 它 是 一 款 多 功
能 ＵＡＲＴ 接 口 ＷＩＦＩ数 据 传 输 模 块，内 部 集 成 了 支 持 ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、 ＤＨＣＰ 客 户 端 以 及 ＤＨＣＰ 服 务 器 等 诸 多 ＴＣＰ／ＩＰ 协 议 和 ＷＩＦＩ驱 动，同 时 具 备 通 用 串 口、ＰＷＭ 以 及 多 路 通 用 Ｉ／Ｏ 的输 入／输 出 等 功 能，具 有 系 统接口灵活、编程控 制 方 便 等 诸 多 优 点。 网 络 结 构 上，模 块支持基 础 网 络 （ｉｎｆｒａ）和 特 殊 的 Ａｄ－Ｈｏｃ网 络 结 构。 加 密 认 证 方 面，模 块 支 持 开 放 性、ＷＥＰ ６４／１２８、ＷＰＡ、 ＴＫＩＰ、ＡＥＳ等诸多安全协议 。 由于灵活的结构设计使得模块在功能完备的前提下 拥有更低功耗和较高的数据吞吐率。利用它可以轻松实 现嵌入式设 备 的 无 线 网 络 功 能 ，节 省 人 力 物 力 和 开 发 时 间 ，使 本 系 统 更 快 地 投 入 市 场 ，增 强 竞 争 力 。 ［６］ ＷＩＦＩ模 块 如 图 ４ 所 示 。
３ 系 统 软 件 设 计 ３．１ 终 端 软 件
终端软件的 主 要 功 能 是 通 过 串 口 控 制 ＷＩＦＩ模 块 与
５ ８ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ＆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１３ 年第１０ 期
ｗｗｗ ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ ．ｃｎ
服务器进行 通 信，并 控 制 摄 像 头 采 集图 像。 首 先 监 听 ＷＩＦＩ模 块，等 待服务器的 命 令；收 到 采 集 图 像 命 令后，通 过 摄 像 头 采 集 图 像 ，并 且 与服务器进行通信，完成图像传输等 任务。终端软件流程如图５所示。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｌｙｃａｔｃｈｅｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｌｙｃａｔｃｈｅｒ ｉｍａｇｅ ｍｏｎｉ－ ｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷＩＦＩ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｌｅｃｔｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄμＣ／ＯＳ－ＩＩ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＡＲＭ ｃｏｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ＬＰＣ２１０３ ａｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｉｔｈ １．３ｍｉｌｌｉｏｎ ｐｉｘｅｌ ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ ａｓ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ，ｉｔ ｕｓｅｓ ＷＩＦＩ Ａｄ－Ｈｏｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏ－ ｇｙ ｔｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｓｅｒｖｅｒ．Ｏｎ ｔｈｅ ＰＣ，ｉｔ ａｄｏｐｔｓ ＶＣ＋ ＋ ｔｏ ｗｒｉｔｅ ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ，ａｎｄ ｕｓｅｓ ｍｕｌｔｉ－ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｎｄ ｃｕｓ－ ｔｏｍｅｒｓ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｔｅｓｔｅｄ ａｎｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｌａｒｇｅ ｆｏｏｄ ｆａｃｔｏｒｙ ｏｒ ｏｔｈｅｒ ｆｏｏｄ ｓａｆｅｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎｄｏｏｒ ｏｃｃａｓｉｏｎｓ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ｂｒｏａｄ ｍａｒｋｅｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ．
１ 系 统 工 作 原 理 及 组 成
整个无线捕蝇图像监控系统分为系统终端和服务器 端两 部 分，它 们 之 间 通 过 无 线 网 络 建 立 ＴＣＰ 连 接 来 传 送 图 像 信 息 和 控 制 命 令 。 ［４］
＊ 基 金 项 目：陕 西 省 教 育 厅 专 项 科 研 计 划 资 助 项 目 （项 目 编 号： １１ＪＫ０９２１）。
２．３ 图 像 采 集 模 块
本模块采用 ＳＸＨ 系列串口摄像头 。它是一款具有视 频采集和 图 像 压 缩 功 能 的 １３０ 万 像 素 ＣＭＯＳ 摄 像 头，最 大分辨率可达到１２８０×９６０的工业用图像采集 设 备 ，并 且 内含拍摄 控 制、视 频 捕 捉、图 像 数 据 采 集 、图 像 ＪＰＥＧ 压 缩、串口通信等功能 。
图 ２ 无 线 图 像 采 集 传 输 系 统 硬 件 架 构 设 计 图
２．１ 核 心 板
为解决低功耗问题，核心板的微处理器采用 ＮＸＰ公司 推出 的 基 于 ＡＲＭ７ＴＤＭＩ－Ｓ核、ＬＱＦＰ４８ 封 装 的 ＬＰＣ２１０３。 它的 最 高 工 作 速 度 可 达 ７０ ＭＨｚ，具 有 ３２ ＫＢ 的 片 内 ＦＬＡＳＨ 程序存储器和８ＫＢ 的 片 内 静 态 ＲＡＭ。可 以 通 过 片内 ｂｏｏｔ装载程序实现ＩＳＰ／ＩＡＰ编程。
Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｍａｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷＩＦＩ
Ｗａｎｇ Ｐｅｎｇ１，Ｘｕ Ｙｉｎｇ１，Ｘｕ Ｙａｎ２，ＬüＺｈｉｇａｎｇ１
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００３２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｔｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）