嵌入式农业监控系统的设计.doc

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?嵌入式农业监控系统的设计  摘要:农业环境监控与管理技术是农业信息化的重要基础。提出一种基于Linux和嵌入式远程农田信息采集、压缩、传输和系统控制等方面的设计,能将监控现场的情况自动判断分析,对监控现场以报告和实时视频的形式通过网络在控制中心显示出来。   关键词:农业环境;嵌入式Linux平台;远程监控;视频压缩   中图分类号:S126文献标识码:B文章编号:0439-811405-1042-03     。模澹螅椋纾 of Embedded Agricultural Monitoring System based on Linux     。裕桑粒 Song        。粒猓螅簦颍幔悖: Agriculture environmental monitoring and management technology is an important foundation for agricultural information. An embedded distance information collection system based on Linux was proposed. This system can collect and compress farmland information and analysis scene situation. And it can demonstrate reports and real-time video through the network on the control center display monitor.  。耍澹 words: agriculture environment; embedded Linux; long-distance monitoring; video compression;      在全球信息化和数字化背景下,全球农业也由传统农业向现代农业转变。农业监控系统也由过去的基于同轴电缆的视频监控系统向嵌入式网络信息采集等远程Web视频监控系统转变。嵌入式农业监控系统采用高性能的ARM9芯片作微处理器,内置嵌入式Web服务器Boa,通过嵌入式多任务操作系统Linux采集视频数据[1];采集的视频信号数字化后经MJPEG算法压缩,压缩后的视频流再通过内部总线送到内置的服务器;监控系统通过对监控现场的情况自动判断分析,对监控现场以报告和实时视频的形式通过网络在中央控制中心的计算机屏幕上显示出来。  。毕低车挠布峁  。保鼻度胧酵缡悠迪低吃砑白槌山峁   嵌入式网络视频采集的基本原理:在嵌入式Linux操作系统中内置Web服务器Boa,摄像机采集视频信号并将其数字化,经MJPEG压缩后,传送到内置的Web服务器,通过Web页面将视频信息发布到Internet。由于嵌入式网络摄像机是视频采集终端和Web服务器的融合,因此,用户可以直接通过浏览器观看拍摄的农田视频图像,达到远程监控的目的[2]。   整个系统由视频采集模块、视频压缩模块、Web服务器、通用网关接口、Web页面等5个部分组成。 其硬件结构如图1所示。   视频采集模块包括以S3C2410X为核心的中央控制和数据处理中心,以及USB Camera数据采集单元。中央控制和数据处理中心主要完成视频采集终端的控制和视频图像的压缩;Web服务器完成基本服务器的功能,负责响应HTTP请求,配合视频采集、压缩模块完成图像信息发布;通用网关接口CGI,可以根据用户输入的数据信息,控制摄像机、云台和镜头的动作或直接通过Web实现对系统进行配置。  。保灿布教   系统在总体布置上分为中央端和节点两个部分,如图2所示。中央端运行于控制中心,它负责各个节点的运行情况,同时实时接收、显示以及存储图像数据,采用普通电脑即可,关键要能接100M以太网接口。   视频监控系统的节点运行于监控现场的远端,节点包括视频采集和控制处理两部分,负责视频信息的采集、分析处理并将视频数据通过网络向中央端发送,它还接收来自中央端的控制信息并执行相应的动作。视频采集元件可采用基于OV511芯片的网眼3000小型摄像头,节点控制处理器不宜采用低性能的CPU,可采用基于Intel XScale的IntelPXA255处理器嵌入式开发系统板,它含有最新的2.4.18版本的Linux内核,提供了众多的外设接口,特别是系统板上自适应网络接口和USB接口,特别适合本项目的使用环境,中央端和节点间采用具有100M带宽的快速以太网联络。网络电缆采用超五类双绞线,节点与中央端之间的交换机和集线器等设备至少支持10M带宽。这样的网络平台满足一般的视频传输量的要求,而且由于快速以太网的标准是开放的,具有使用价值[3]。  。踩砑低车纳杓  。玻比砑僮飨低   虽然Linux提供了完成嵌入功能的基本内核和需要的所有用户界面。但对于嵌入式系统的开发而言,还要根据需求对Linux进行裁剪和拆分,中央端操作系统采用的是Red Hat Linux 10.3,各种运行于Linux平台上的软件都会优先保证在Red Hat Linux上运行。优点有:①功能强大的内核,性能高效、稳定、多任务;②内核小巧灵活,易于裁剪;③完善的网络、图形用户界面和文件管理机制;④具备一整套功能强大的开发工具链,如GCC、Ddb等。系统中主要使用到的软件一个是Boa,它是一个适合于嵌入式应用的Web服务器、具有简单、占用内存空间少的特点[4]。另一个是SQLite,它是一个开源的嵌入式数据库产品,具有系统开销小、检索效率高的特性,同时它还实现了完备的、可嵌入的、零配置的数据库引擎[5]。  。玻保庇τ檬菘獾墓菇ǘ唇涌饧际跏浅绦蛏杓浦芯2捎玫募际,是Windows中的一种特殊的程序单元,被称为非任务化的可执行模块,它们由调用者的任务所驱动。DLL是一个包含共享函数库的二迸制库文件,可以同时被多个应用程序使用。当执行应用程序时,动态链接库并不立即装载到系统的内存中,只是在需要时进行动态装载,并实现与应用程序的连接。   在Windows系统中,动态链接库通常是以*.dll为扩展名的文件。Windows系统本身就是由大量的DLL组成的,如最基本的模块kernel.dll、user.dll等。另外,一些设备驱动文件和字体文件也是使用DLL来实现的,通常为*.drv和*.fon。DLL在运行时被系统加载到应用程序的进程空间中,成为调用进程的一部分。DLL模块中包含各种导出函数,用于实现特定的功能。DLL文件中还包含一个导出函数表,其中包含了导出函数在DLL中的地址。当Windows应用程序加载DLL时,动态链接过程通过导出函数表,将进程函数调用与DLL文件的导出函数进行匹配,并建立函数调用与函数地址的映射。删除应用程序就是通过API函数调用地址映射来实现函数的动态链接,从而完成特定的应用功能。
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