專利名稱：基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻傳輸模塊，特別涉及一種基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊。
背景技術(shù)：
視頻監(jiān)控以其直觀可靠、經(jīng)濟實用的特點被越來越多的人推崇。工控領(lǐng)域的視頻可以幫助控制操作、維護、修理、培訓(xùn)以及工廠作業(yè)，用以減少停工時間，采用帶有視頻帶寬的以太網(wǎng)是實現(xiàn)工控領(lǐng)域視頻監(jiān)控的關(guān)鍵工具。如果將基于環(huán)境的視頻監(jiān)控信息接入互聯(lián)網(wǎng)，可以把分散的信息集中起來，實時顯示及存儲，為監(jiān)控人員提供實時、直觀的視覺畫面，從而便于統(tǒng)一管理。 視頻監(jiān)控已不僅僅局限于安全防范，而是成為一種對各行各業(yè)行之有效的監(jiān)督手段，它以直觀、方便、信息內(nèi)容豐富的特點被廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域，比如教育、政府、醫(yī)院、酒店、城市治安等，廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通、電力等的實時監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了方便工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控，方便對監(jiān)控現(xiàn)場的監(jiān)管和維護，提供一種基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊，實現(xiàn)將現(xiàn)場的視頻信號轉(zhuǎn)換為工業(yè)以太網(wǎng)信號，傳輸給服務(wù)器，進而進行上位監(jiān)控。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊包括主控制模塊及其外圍電路、以太網(wǎng)通信模塊、視頻數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊，其特征是主控制模塊由ARM處理器芯片、12MHz晶體、32. 768KHz晶體、復(fù)位電路、標(biāo)準(zhǔn)JTAG電路構(gòu)成；
以太網(wǎng)通訊模塊由網(wǎng)絡(luò)變壓器、集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成，以太網(wǎng)通訊模塊通過MII接口與ARM處理器芯片相連，網(wǎng)絡(luò)變壓器分別與網(wǎng)絡(luò)芯片、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口連接，通過網(wǎng)絡(luò)變壓器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號與片上通訊信號的隔離；視頻數(shù)據(jù)采集模塊由USB設(shè)備接口和外接攝像頭構(gòu)成，視頻數(shù)據(jù)采集模塊與ARM處理器芯片通過USB接口相連；電源模塊為以太網(wǎng)通訊模塊和ARM處理器芯片提供電源；
所述的主控制模塊中的ARM處理器芯片為NXP公司的LPC1768微處理器主電路模塊的工作電壓為3. 3V ;標(biāo)準(zhǔn)JTAG電路與ARM處理器芯片相連，用于電路的在線調(diào)試；
所述以太網(wǎng)通訊模塊中的網(wǎng)絡(luò)芯片為DP83848I ;網(wǎng)絡(luò)變壓器為HR911105A，網(wǎng)絡(luò)變壓器HR911105A分別與網(wǎng)絡(luò)芯片DP838481、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口連接；主電路模塊電源通過RJ45網(wǎng)線從工業(yè)交換機的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口 4、5腳獲取+24V電源，從7、8腳獲取GND ；
所述的視頻采集模塊采用USB Device接口與ARM處理器的USB外設(shè)相連，為防止過電流對電路的損壞，在ARM處理器和USB接口之間連接USB過流保護芯片LM3268M-L ；
所述電源模塊采用總線24V供電，利用EUP3410芯片將總線的24V電源轉(zhuǎn)換為5V，再利用SG2001-3. 3V芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V固定電壓，為ARM處理器芯片及網(wǎng)絡(luò)芯片供電；
ARM處理器芯片LPC1768預(yù)制軟件系統(tǒng)移植有嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和嵌入式網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)以太網(wǎng)的信息傳輸，采用多任務(wù)的編程方法，對采集的現(xiàn)場視頻信號進行壓縮和以太網(wǎng)傳送。本發(fā)明的有益效果是將工業(yè)現(xiàn)場的視頻信號轉(zhuǎn)換為工業(yè)以太網(wǎng)信號，構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)的基本部件，便于實現(xiàn)遠(yuǎn)端用戶通過上位機對現(xiàn)場系統(tǒng)運行情況進行訪問與監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明的ARM處理器芯片電路；
圖3是本發(fā)明的集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片及其外圍電路；
圖4是本發(fā)明的USB接口電路；
圖5是本發(fā)明的電源電路；
圖6是本發(fā)明的軟件流程圖。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)描述本發(fā)明
如圖1至5所示，基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊主要由具有以太網(wǎng)MAC層和USBDevice通信設(shè)備的ARM處理器芯片LPC1768、復(fù)位電路、標(biāo)準(zhǔn)JTAG電路、集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片及其外圍電路、USB接口電路、電源電路構(gòu)成。主電路模塊的工作電壓是3. 3V，ARM處理器芯片VDDIO端輸入電壓為3. 3V ;復(fù)位按鍵與ARM處理器芯片的復(fù)位接口相連；標(biāo)準(zhǔn)JTAG電路通過連接ARM處理器芯片LPC1768實現(xiàn)仿真調(diào)試和程序下載；集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片為DP83848I，其外接晶振為50MHz ；ARM處理器芯片CPU與網(wǎng)絡(luò)芯片DP83848I通過接口實現(xiàn)通信；網(wǎng)絡(luò)變壓器HR911105A分別與集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片DP838481、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口連接；ARM處理器芯片與USB過流保護芯片LM3268M-L相連，為USB Device接口提供供電保護；ARM處理器芯片連接USB Device接口，接口連接攝像頭，采集現(xiàn)場圖像；電路由總線供電，利用EUP3410和SG2001-3. 3V芯片將電壓進行轉(zhuǎn)換，為主控制模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和視頻數(shù)據(jù)采集模塊供電。如圖2所示，為ARM處理器芯片電路，采用NXP公司的LPC1768微處理器，這是一款集成有以太網(wǎng)MAC層和USB Device接口的ARM芯片。整個芯片的工作電壓是3. 3V。CPU的晶振采用12MHz，RTL時鐘采用32. 768KHz。仿真調(diào)試部分采用標(biāo)準(zhǔn)的JTAG電路，可以調(diào)試及下載程序。復(fù)位按鍵電路通過按鍵的電平操作，對ARM處理器、集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片和JTAG電路復(fù)位。如圖3所示，為視頻采集信號的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送部分，其中DP83848I為集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片，其外接晶振為50MHz，其通過接口與LPC1768連接。HR911105A為網(wǎng)絡(luò)變壓器，其分別與RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和HR911105A連接。RJ45的網(wǎng)絡(luò)接口的4、5腳通過工業(yè)交換機得到24V電源，7、8腳也與工業(yè)交換機相連得到GND，實現(xiàn)總線供電。如圖4所示，為USB接口電路，ARM處理器芯片的USB使能信號和過流狀態(tài)信號連接USB過流保護芯片LM3268M-L的對應(yīng)引腳，ARM處理器芯片采集USB的供電狀態(tài)，ARM處理器的USB數(shù)據(jù)信號與USB數(shù)據(jù)接口相連。如圖5所示，為電源電路，由于采用總線24V供電，所以需要EUP3410芯片，將總線的24V電源轉(zhuǎn)換為5V，再利用SG2001-3. 3V芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V固定電壓，為ARM處理器芯片及網(wǎng)絡(luò)芯片供電。如圖6所示，為該模塊的軟件流程，系統(tǒng)實時采集現(xiàn)場視頻信號，整個軟件系統(tǒng)移植有嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和Lwip協(xié)議棧，添加以太網(wǎng)卡驅(qū)動和USB驅(qū)動，為方便以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送，將采集的視頻數(shù)據(jù)進行壓縮，并添加以太網(wǎng)幀頭，進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送。在該模塊上電后，程序首先進行整個硬件系統(tǒng)的初始化，使能ARM和網(wǎng)絡(luò)芯片，設(shè)置時鐘和外圍控制器，然后初始化嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和Lwip協(xié)議棧，等待芯片就緒后，啟動操作系統(tǒng)的用戶任務(wù)。利用嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I進行多任務(wù)操作，任務(wù)I采集視頻數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的申請，將視頻數(shù)據(jù)存儲于指定緩沖區(qū)；任務(wù)2對任務(wù)I中保存的數(shù)據(jù)幀進行數(shù)據(jù)壓縮；任務(wù)3對壓縮向視頻數(shù)據(jù)添加以太網(wǎng)幀頭，并進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送。 根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權(quán)利要求
1.基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊包括主控制模塊及其外圍電路、以太網(wǎng)通信模塊、視頻數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊，其特征是主控制模塊由ARM處理器芯片、12MHz晶體、 32. 768KHz晶體、復(fù)位電路、標(biāo)準(zhǔn)JTAG電路構(gòu)成；以太網(wǎng)通訊模塊由網(wǎng)絡(luò)變壓器、集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成，以太網(wǎng)通訊模塊通過MII接口與ARM處理器芯片相連，網(wǎng)絡(luò)變壓器分別與網(wǎng)絡(luò)芯片、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口連接，通過網(wǎng)絡(luò)變壓器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號與片上通訊信號的隔離；視頻數(shù)據(jù)采集模塊由USB設(shè)備接口和外接攝像頭構(gòu)成，視頻數(shù)據(jù)采集模塊與ARM處理器芯片通過USB接口相連；電源模塊為以太網(wǎng)通訊模塊和ARM處理器芯片提供電源；所述的主控制模塊中的ARM處理器芯片為NXP公司的LPC1768微處理器主電路模塊的工作電壓為3. 3V ;標(biāo)準(zhǔn)JTAG電路與ARM處理器芯片相連，用于電路的在線調(diào)試；所述以太網(wǎng)通訊模塊中的網(wǎng)絡(luò)芯片為DP83848I ;網(wǎng)絡(luò)變壓器為HR911105A，網(wǎng)絡(luò)變壓器HR911105A分別與網(wǎng)絡(luò)芯片DP838481、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口連接；主電路模塊電源通過RJ45網(wǎng)線從工業(yè)交換機的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口 4、5腳獲取+24V電源，從7、8腳獲取GND ；所述的視頻采集模塊采用USB Device接口與ARM處理器的USB外設(shè)相連，為防止過電流對電路的損壞，在ARM處理器和USB接口之間連接USB過流保護芯片LM3268M-L ；所述電源模塊采用總線24V供電，利用EUP3410芯片將總線的24V電源轉(zhuǎn)換為5V，再利用SG2001-3. 3V芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V固定電壓，為ARM處理器芯片及網(wǎng)絡(luò)芯片供電；ARM處理器芯片LPC1768預(yù)制軟件系統(tǒng)移植有嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和嵌入式網(wǎng)絡(luò) TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)以太網(wǎng)的信息傳輸，采用多任務(wù)的編程方法，對采集的現(xiàn)場視頻信號進行壓縮和以太網(wǎng)傳送。
全文摘要
本發(fā)明為基于以太網(wǎng)的嵌入式視頻傳輸模塊，由主控制模塊及其外圍電路、以太網(wǎng)通信模塊、視頻數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊構(gòu)成，主控制模塊由ARM處理器芯片、12MHz晶體、32.768KHz晶體、復(fù)位電路及外圍電路構(gòu)成，以太網(wǎng)通訊模塊由網(wǎng)絡(luò)變壓器、集成PHY層的網(wǎng)絡(luò)芯片和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成，通過網(wǎng)絡(luò)變壓器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號與片上通訊信號的隔離；視頻數(shù)據(jù)采集模塊由USB設(shè)備接口和外接攝像頭構(gòu)成，將工業(yè)現(xiàn)場的視頻信號轉(zhuǎn)換為工業(yè)以太網(wǎng)信號，構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)的基本部件，進行在線視頻顯示，便于實現(xiàn)遠(yuǎn)端用戶通過上位機對現(xiàn)場系統(tǒng)運行情況進行訪問與監(jiān)測。
文檔編號H04N7/18GK103024376SQ201210490008
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者李萌, 陳維琨, 高明璋, 劉猛, 楊彬, 徐志山 申請人:中環(huán)天儀股份有限公司