基于 ARM 的远程无线监控系统的设计与实现

在/usr/local/man/manl目录下会生成cjpeg.l、djpeg.l、jpegtran.l、rdjpgcom.l、wrjpgcom.l、snapscreenshop.l六个文件，在/usr/local/arm/3.4.3/arm-linux/lib目录下会生成libjpeg.a、libjpeg.la、libjpeg.so、 libjpeg.so.62、libjpeg.so.0.0五个函数库，libjpeg.so.62、libjpeg.so.0.0就是我们需要的库，将它拷贝到arm-linux里，这样ARM就支持JPEG压缩格式的图像。图像压缩的一些重要函数如下：

char *filename = first.jpeg;//指定压缩后的图像所存放的目标文件
struct jpeg_compress_struct cinfo;//申请并初始化JPEG压缩对象
struct jpeg_error_mgr jerr; // 声明错误处理器
JSAMPROW row_pointer[1]; // 一行位图
int row_stride; // 每一行的字节数
int line; //每一列的字节数
jpeg_create_compress(cinfo);
cinfo.image_width = width; // 图像的宽、高和深度
cinfo.image_height = height;
cinfo.input_components = depth;
cinfo.in_color_space=JCS_RGB;// 彩色图像
jpeg_set_quality(cinfo, JPEG_QUALITY, TRUE ); // 设定压缩质量
cinfo.dct_method=JDCT_FASTEST; // DCT离散余弦变换
jpeg_start_compress(cinfo, TRUE); //开始进行JPEG图像压缩
while (cinfo.next_scanline cinfo.image_height)//对每一行进行压缩
jpeg_destroy_compress(cinfo); //释放压缩工作过程中所申请的资源
采集到的图像如图5所示。如果要进行连续帧的采集由grab_fd.frams来确定需要采集的帧数，最多支持一次采集32帧。

图5 采集的图像

GPRS DTU通过全功能串口与ARM开发板相连接，在arm-linux的指令调度下将ARM采集到的图像通过串口通信传输到GPRS DTU。arm-linux是通过设备文件访问串口的，在访问具体的串行端口时，只需打开相应的设备文件即可。串行端口Port1和Port2对应的设备文件分别为/dev/ttyS0和/dev/ttyS1。若要使用串口进行通信必须在通信两端设置好串口的属性，包括数据传输的波特率、传输的数据格式、是否有奇偶校验位、流控方式等。在Linux下进行串口设置，涉及一个重要的数据结构struct termios，设置串口波特率struct termios Opt，设置串口数据位
struct termios Opt;
Opt.c_cflag = ~CSIZE; //屏蔽字符大小位
Opt.c_cflag |= ~CS8; //选择8位数据位
设置串口校验位与此相关的宏定义有：
#define PARENB 0000400 //PARENB控制是否使能奇偶校验
#define PARODD 0001000 //PARODD控制使用奇校验还是偶校验
设置串口停止位与停止位相关的宏定义只有CSTOPB，设置termios结构的.c_cflag成员即可。
#define CSTOPB0000100
Opt.c_cflag = ~CSTOPB;//1位停止位
Opt.c_cflag |= ~CSTOPB;//2位停止位
设置串口波特率：
串口使用open函数执行打开操作，open( )函数带有两个参数，其中参数1为要打开的设备文件名，参数2为打开方式。它们的含义如下。

O_RDWR:既可读也可写。

O_NOCTTY:告诉嵌入式Linux，该程序不想成为此端口的“控制终端”。如果应用程序不强调这一点，那么任何输入都会影响程序的执行。

O_NDELAY:表示该程序不关注DCD信号线所处的状态，即不管对端设备是在运行或是挂起。如果不设置该标志，则程序会被设置为睡眠状态，直到DCD信号为低为止。

使用close(fd)系统调用关闭串口。关闭一个串口通常会将DTR信号设置为低电平，如果外接GPRS DTU，就会将GPRS DTU挂起。使用write( )函数向串口写入数据，write调用若正确，返回发送的字节数，否则返回-1。从串口读取数据如果在原始数据的模式下对端口进行操作，read( )函数调用将返回串行口输入缓冲区所有的数据。如果没有数据，那么该进程将被阻塞，处于等待状态，直到数据到来，或者到了规定时间和出现错误为止。通过如下方法，能使read( )函数调用立即返回。

系统的实现
本系统监控中心服务器采用PC实现，使用Windows操作系统，使用VC++编写上位机程序，利用TCP/IP通信，输入监控端的IP地址后，上位机可以与监控端通信，接收到传输过来的图像，如图6所示。该系统大概3～5秒传输一幅图像。

图6接收到的图像

本监控系统支持短信和电话唤醒功能，也就是说通过短信和电话拨号就可以对监控系统进行远程控制，使其进入工作状态，进行信息传输。具有连接时机可控功能，支持永远在线、空闲下线和空闲掉电3种工作方式。在不进行数据传输时，监控系统可以进入下线状态，大大节约了通信费用，而在需要重新开始数据传输时，可以用手机给监控系统发送短信或打电话将其唤醒，恢复与数据中心的连接，也可以随时随地发短信对监控系统进行配置，方便管理。