基于GPS和3G的智能公交终端设计

2 系统硬件设计
硬件设计上，本系统采用ARM微处理器S3C2440芯片作为主控芯片，系统为存储扩展了128MB的NANDFLASH和64MB的SDBAM，这样可以更好的储存视频信息。系统的外围扩展模块包括通用USB摄像头、GPS模块、3G模块和LCD显示屏。系统的硬件框图如图2所示。

2．1 主控芯片的选择
本系统设计的监控终端要求多路传输，实时性强，低功耗等特点。因此本系统的主控芯片选择了内核为ARM920T的ARM9处理器。由于S3C2440芯片应用比较广泛，片内资源丰富，资料齐全，价格适中，所以选择它作为系统的微处理器。该处理器是一款基于RISC的32位微处理器，工作频率为400 MHz，最高可达533 MHz，满足了举系统对处理速度的要求，同时该处理器还集成了丰富的通信接口和控制器，有效地降低了系统的复杂度，为系统开发提供了良好的硬件平台。
2．2 摄像头模块的选型与连接
文中采用的是动态视频形式的监控方式。选用的是网眼V2000摄像头，其图像传感器和数字信号处理芯片为Omnivision公司的OV7620和OV511它的成像速度快、图片质量高、成本低，具有良好的通用性。其采用USB接口，不需要视频卡，可即插即用，使用方使，图像精晰连贯，马赛克比率低。为视频的良好录制提供了可靠的硬件基础。网眼V2000摄像头通过其USB接口直接与CPU上集成的USBHost接口相连。
OV7620是一款高集成度、高分辨率的彩色图像传感器。其分辨率为640x480，传输速率可达30帧／秒。OV7620的控制采用SCCB(Serial Camera Control Bus)协议，可利用其SCCB(Serial Camera Control Bus)接口完成对它的有关设置和读取图像数据。
OV511是摄像头的主控芯片，其片内的高性能压缩引擎可使图像的压缩比达到7：1，保证了从图像传感器到主控制器的快速图像传输。
2．3 GPS模块的选型与连接
本系统的GPS模块采用的是HOLUX的GB-87模块。该模块支持NMEA0183协议，支持V3．3-V5．5电压输入，TTL接口电平，波特率可置。在本系统中，GR-87模块通过6PIN排线与主板相连，1脚为电源输入脚，接5 V电源，2、3脚为GPS模块的数据接收和发送，5脚接地。工作时，GPS模块串口2与主控制器S3C2440进行通信，通过设置模块定时输出GPS定位数据，由主控制器对GPS数据进行处理，提取出经纬度，时间等有用信息，为自动报站及正点考核提供可靠数据，保证报站及正点考核功能的实现。
2．4 3G模块的选型与连接
根据无线接口技术的不同，现有3G技术可以分为联通的WCDMA技术，电信的CDMA2000技术和移动的TD-SCDMA技术。考虑到传输带宽、网络稳定性、实用性等因素，本系统采用电信CDMA2000作为无线网络传输，采用中兴公司的MC8630模块作为视频数据传输模块。MC8630模块具有语音、短信、数据业务和GPS等功能，工作频段为800MHz，通过双天线接收分集技术和均衡技术，上行速率最高可达3．1 Mbit／s下行速率最高可达3．1 Mbit／s。可以通过USB接口将MC8630模块连接到MIN2440(S3C2440为主芯片的开发板)处理器上，实现封装后的视频数据传输。

3 系统软件设计
目前常见的嵌入式操作系统主要有WinCE、Linux、Vxworks等几种。其中Linux操作系统的源码完全开放。由于其自身具有高效稳定、网络资源丰富、内核小、执行速度快，可移植性好等优点，被广泛应用于嵌入式系统领域。所以，选择嵌入式Linux操作系统作为本系统的软件开发平台。
在软件设计方面，首先需要在单片机和PC机之间建立交叉编译环境，用来编译引导程序和Linux内核。然后完成引导程序Bootloa der的移植；配置和编译Linux内核；制作根文件系统以及底层驱动程序。最后，通过编写上层应用程序完成图像采集、GPS信息采集、3G传输等功能。下面几节详细的介绍了几个主要程序的设计思想。
3．1 图像采集程序
在视频采集方面，本文采用的摄像头是网眼V2000，它是一款是以ov511为主控芯片的摄像头。选用它的原因是由于Linux内核自带ov511驱动，所以不用再自己编写摄像头的驱动程序，只需在定制内核的时候选中即可。为开发节省了时间。
当Linux系统正常启动后，插上V2000摄像头，如果成功加载驱动，将为摄像头在／dev／v41／目录下创建设备文件device0，上层应用程序即可通过此设备文件访问摄像头，实现拍摄图像的功能。嵌入式系统平台已搭建成功，要实现实时地获取图像，就需要利用V4L(Vidio For Linux)编程接口实现图像采集程序了。考虑到摄像头采集的640x480的RGB图像数据量较大，这里用图像压缩函数put_image_jpeg将图像转化为JPEG格式，这样存储时就减少了占用的NandFlash空间，同时通过3G网络回传监控中心时，也减少了传输费用和确保传送成功。