基于Win CE的嵌入式無線視頻傳輸系統的設計

王 娟，王仁波，魏 雄

（東華理工大學 機械與電子工程學院，江西 南昌 330013）

1 系統原理及硬件構成

（1）設計思想及工作原理。本文是以ARM9嵌入式芯片為核心，在嵌入式Win CE的系統平臺下，通過攝像頭采集圖像信息，然后對所得數據依照H.264的先進編碼標準進行壓縮編碼，然后通過射頻技術，利用GPRS無線收發模塊進行遠距離無線通信，然后在PC機上對所得數據進行解碼，同時顯示在液晶屏上，從而實現無線遠程視頻傳輸。

（2）系統硬件結構。視頻采集、發射與接收模塊硬件平臺功能框圖如圖1所示。

圖1 系統硬件結構框圖

基于視頻高速采集、壓縮傳輸的考慮，本系統采用以天嵌科技生產的TQ2440開發板的嵌入式平臺。它是一款基于ARM920T的32位RISC微處理器，主頻為400MHz，最高可達533MHz，具有較強的任務處理能力。以太網接口功能通過DM9000A實現，片上64Mbyte SDRAM,32位數據總線。64Mbyte NAND Flash和2Mbyte片上NOR Flash。攝像頭為開發板自帶普通視頻攝像頭。

2 系統軟件構成

本系統軟件可分為圖像采集模塊、數據收發模塊、圖像顯示模塊，系統框圖如圖2所示。

圖2 系統軟件圖

（1）GPRS模塊的介紹與internet的連接。這里我們采用的是ENFORA公司生產的產品，嵌入式GPRS數據傳輸模塊是一款基于GPRS網絡的無線數據傳輸終端設備，以實時操作系統作為軟件支撐平臺，內嵌自主知識產權的TCP/IP協議，提供全透明數據通道，可以方便地實現遠程、無線、網絡化的通信方式。

先在內核中加入WAN下面的幾個組件，如RAS/PPP、TAPI。WINCE采用unimodem驅動，所以不必擔心沒有Modem驅動的支持。WINCE啟動后新建一個撥號連接，比如名稱叫“gprs1”，開始連接，連接過程會在對話框中顯示，直到顯示“連接成功”。打開瀏覽器或者自己開發的通訊軟件測試網絡連接情況，關閉連接。保存[HKEY_CURRENT_USERCommRasBookgprs1]下的所有數據，添加到project.reg中，重新編譯后內核中就有了一個撥號連接 “gprs1”。調用RAS函數可以修改撥號連接“gprs1”的參數，如用戶名、密碼、電話號碼，但是不能修改硬件設置，如波特率、串口、數據位、停止位等。RAS函數還能夠撥號、掛斷。為了修改波特率可以多保存幾個撥號連接，也可以直接調用TAPI開發撥號軟件，另外WINCE自帶的撥號連接是有源碼的，位置在PUBLICCOMMONOAKDRIVERSNETSAMPCONNMC。

（2）嵌入式Win CE內核裁剪。Windows CE是Microsoft公司針對有限資源的平臺而設計的多線程、完整優先權、多任務、可裁減的32位嵌入式操作系統。Platform Builder 5.0是基于Win CE 5.0平臺下嵌入式操作系統定制的集成開發環境。它提供了所有進行設計、創建、編譯、測試和調試Win CE 5.0操作系統平臺的工具。Platform Builder 5.0開發Win CE 5.0的流程為定制內核，導入硬件BSP，裁剪模塊，生成NK鏡像文件和導出SDK。打開PB5，然后點擊開始建立項目，這里新建一個名為SKY2440的項目。結束新建向導之后，如圖3所示對SKY2440的項目點擊鼠標右鍵，選擇“Settings”選項然后就可以根據自己的需要進行設置了。

（3）視頻采集模塊與H.264編碼技術。系統使用direct show進行圖像采集，主要包括初始化﹑同步﹑讀取數據等3個部分，如圖3所示。

圖2 視頻采集模塊流程圖

H.264的目標應用涵蓋了目前大部分的視頻服務，如有線電視遠程監控，交互媒體，數字電視，視頻會議，視頻點播，流媒體服務等。H.264為解決不同應用中的網絡傳輸的差異定義了兩層：視頻編碼層（VCL：Video Coding Layer）負責高效的視頻內容表示，網絡提取層 （NAL：Network Abstraction Layer）負責以網絡所要求的恰當的方式對數據進行打包和傳送。

基本層次（Baseline Profile）：該層次使用了H.264的除了B-Slices，CABAC以及交織編碼模式外所有的特性。該層次主要使用于低時延的實時應用場合。

主要層次（Main Profile）：包含 Baseline profile的所有特性，并包括了B-slices，CABAC以及交織編碼模式。它主要針對對時延要求不高，當壓縮率和質量要求較高的場合。

擴展層次(Profile X)：支持所有Baseline profile的特性，但不支持CABAC以及基于宏塊的自適應幀場編碼。該層次主要針對的時各種網絡視頻流傳輸方面的應用。

（4）視頻顯示模塊。視頻的顯示可以采取兩種方式：一是將圖像數據直接寫入FrameBuffer，二是采用其他軟件對圖像信息讀取并處理。由攝像頭采集到的圖像文件已經壓縮為JPEG格式，采用RGB編碼，因此若要采用第一種方式顯示，必須將其轉換為位圖。本系統通過VS2005編寫圖像顯示程序。圖像顯示模塊流程圖如圖4所示。

3 結語

本文設計是以TQ2440開發平臺，在Win CE操作系統，利用無線傳輸模塊將視頻傳輸的系統。經測試，該系統具有較高的可靠性。該方案既簡化了整體設計，又提升了系統的性能及穩定性，特別適合在以無線網絡的情況下，以簡單有效的方式搭建視頻服務器平臺。