第 1 章 绪 论
1.1 课题研究的背景及意义
随着信息技术的不断发展，我们对人类生命和财产的安全有了更高的要求。无论是在我们赖以生存的生活设备：交通、通信、电力等领域，还是在我们的管理调度资产安全上，安全都是一个非常重要的因素。在这些情况中保证安全的最有效的方式就是对这些目标和环境进行实时的监控，进而来保证我们人身和财产的安全。图像监控系统具有很多优点：直观方便，图像中包括大量的对我们有用的信息，为安全提供了很好的保证。在通信和电子领域，这种图像监控技术的水平可以直接反应一个阶段的电子技术的基本情况。本设计就是根据这种对信息安全需求不断提高并且在日益发达的通讯和电子技术背景下研究实现的。本设计的另一个重要的技术是 GPRS 无线网络传输技术。GPRS 通讯网络的出现改变了通信网络的局限性。和 3G 网络相比，GPRS 的带宽虽窄，但其网络覆盖率相当广泛。这就使得整个系统的应用范围变得更加广泛。所以，人们开始研究基于移动通信网络的图像传输系统。市场的需求也刺激了电子产品的研发。近几年来，嵌入式系统（Embedded System）已经是目前最热门的概念之一。嵌入式技术主要是以应用为中心，以计算机技术为基础的，根据具体的应用需求，可以为应用系统量身定制软硬件系统，因此特别适用于应用系统对功能、成本、可靠性、功耗等有特殊要求的专用计算机系统。一个最基本的嵌入式系统主要是由嵌入式微处理器、外围硬件、嵌入式操作系统以及应用程序这 4 部分组成，进而实现对终端设备的监视和控制等功能。嵌入式系统已经广泛地应用于通信、家电、汽车等领域，极大地便利了我们的日常生活，并且嵌入式系统的应用也越来越受到大家的重视。在 David Clark 首次提出的“后 PC 时代”一词时，他就指出了 PC 计算机提供的只是在这个过渡时期的解决方案而已，而不是最佳的方式，嵌入式系统最终发展的应用不会仅仅停留在桌面上的个人计算机，相对的是从桌面上蔓延下来，进入大家的日常生活中。IP 技术的网络远程现场图片监控技术也得到了一定的发展，这种技术的出现主要是由于网络多媒体技术的发展带来的。
基于这些技术的发展，本文以某校实训场所环境监控项目为背景，把嵌入式技术和GPRS 无线通信技术相结合，提出了一种远程无线图像监控系统，该监控系统由硬件设备和软件系统两部分组成，其主要目的是对实训场所环境目标情况进行监控。该系统的主要功能有：获取图像信息并通过 GPRS 网络传输到客户端的监视器上显示。由于系统采用了无线技术，克服了基于有线技术进行网络组建所造成的系统扩展性能差、布线繁琐、影响美观等缺点，而且无线监控可以很快地适应移动或变化的需要，极大地提高了监控效果，同时系统具有实时性和安全性，所以这种技术适用于监控系统中，具有较高的实用价值和研究意义。
1.2 国内外研究现状
在信息高速发展的今天，32 位的嵌入式微处理器无疑已经变成了嵌入式系统的主流处理器，嵌入式处理器的高性能和高速性使这种处理器在国内外迅速的流行起来。而在这种高性能的嵌入式系统的开发和应用领域中，国内外的技术相差不是很多。最主要的应用包括高端的基于 GPRS 和 3G 的无线手持智能设备上。国际上早在 80 年代的时就已经有了一些 IT 产品的组织。在那个时候国际上的许多公司就已经开始了嵌入式系统的开发和应用。进入新的世纪之后，随着网络信息和智能化的迅速发展，使得嵌入式技术的发展有了很好的技术背景和支持。美国的著名未来学家曾经在发表的文章中指出：嵌入式技术在未来的四到五年之后将会是继互联网之后的最伟大的发明之一。相对于国外，在我国也有著名的学者像沈绪榜院士就在曾经发表过的文章中提到：在未来的十年中嵌入式芯片将会是计算机工业发展的基础。世界电子协会的统计数据也表明：嵌入式系统为基础的信息产业目前已经变成了世界第一大产业。在嵌入式操作系统方面主要包括 Linux、WinCE、VxWorks、pSOS、Nuclears、eCos、μC/OS-II 等[1]。在这么多的种类中，Linux 操作系统以其源码开放，软件和驱动程序支持丰富，应用广泛等优点已被广大专业开发人员所熟悉并应用在各种系统中。随着 GSM/GPRS 通信技术的发展，GSM/GPRS 网络通信以其更加低廉的价格和永远在线的性能有着不可估量的发展前景。无论是 2.5 G 还是 3G，发展目标都是在更好的语音通信之外，向用户提供丰富多彩的高速无线数据应用，特别是随着 3G 时代的到来，可以更好地解决信道的传输速度问题。专家们认为，是技术的进步使得高速无线数据应用成为可能，同时可以预见，应用的发展也将使新的移动通信技术更具有吸引力。随着世界各国2.5 G 和 3G 网络陆续建成并投入使用，基于无线数据应用的各项服务逐渐展露出其独特的魅力。
第 2 章 嵌入式图像传输系统研究基础
基于嵌入式的图像传输系统，本文采用的是无线 GPRS 技术与嵌入式技术相结合的方法来实现图像的传输的。本设计涉及到了嵌入式技术、Linux 操作系统、图像采集技术、GPRS 无线传输技术和网络技术[2]等多种技术。在本章中，将重点来分析和研究这些主要内容。
2.1 嵌入式系统的介绍
2.1.1 嵌入式系统定义
嵌入式系统实际上是嵌入式计算机系统的简称，对于嵌入式系统的定义来说 IEEE(国际电气和电子工程师协会)的是这样定义的：嵌入式系统是用来监视机器或控制装置或工厂等大规模系统的设备。对于它的定义也有人这样描述：嵌入式系统是计算机硬件与软件的结合体，它是以应用为中心，以计算机技术为基础的，根据具体的应用需求，可以为应用系统量身定制软硬件系统，因此适用于对应用系统有特殊要求（如突出功能的、控制成本的、要求高可靠性的和严格功耗的）的专用计算机系统。
第3章 系统总体设计方案及硬件开发......... 33-42
3.1 系统总体设计方案 .........33-34
3.2 系统的特点 .........34-36
3.3 硬件开发平台的概述 .........36-41
3.3.1 嵌入式微处理器 .........37-38
3.3.2 GPRS 模块 .........38-39
3.3.3 图像采集模块......... 39-41
3.4 本章小结 .........41-42
第4章 软件开发环境的建立及程序的设计......... 42-59
4.1 系统的软件结构模型......... 42-43
4.2 嵌入式操作系统的选型......... 43
4.3 软件开发环境的建立......... 43-49
4.4 服务器 Boa 的介绍及移植......... 49-51
4.4.1 服务器 Boa 的介绍......... 49
4.4.2 服务器 Boa 的移植......... 49-51
4.5 图像采集的软件实现......... 51-52
4.6 静态图像的 JPEG 压缩......... 52-56
4.7 网络通信协议程序设计......... 56-58
4.8 本章小结 .........58-59
第5章 系统的调试及其运行结果......... 59-66
5.1 系统硬件开发环境连接......... 59
5.2 系统软件开发环境的搭建......... 59-60
5.3 实现 GPRS 拨号上网......... 60-62
5.4 图像处理及其网络传输的实现......... 62
5.5 系统测试方法及步骤......... 62-65
5.6 本章小结......... 65-66
结论
基于嵌入式技术和 GPRS 通信的图像传输系统的研究与设计，是基于当前的嵌入式系统的发展前景和市场需求而进行的。远程图像传输系统的应用前景是非常广阔的，它是很多产品的基础，比如在智能家居系统的产品应用中，图像的远程无线传输技术就得到了充分的应用，用户可以在互联网上通过远程无线访问网站来获得通过 GPRS 网络传回的图像，这些图像可以是反映环境状况的一些图片甚至可以完成视频的无线传输。所以图像的无线传输技术是非常重要的一项技术。到目前为止本设计主要已完成的工作如下：
1．对嵌入式系统的结果发展和应用前景有了充分的了解。
2．对嵌入式操作系统有了深入的认识，知道了每种操作系统的优缺点可以根据实际的设计需求选择，根据需求本设计中采用的是嵌入式 Linux 操作系统。
3．对网络通信和 GPRS 无线传输协议进行了详细的学习。本设计完成了对 TCP/IP 协议的分析，通过套接字网络编程完成了对服务器和客户端网络程序的编写。完成了点对点是的网络通信传输功能。
4．对图片的采集方式 V4L 和图片的压缩方式 JPEG 进行了研究。分析了 V4L 的整个采集过程以及 JPEG 压缩图片的过程。通过研究自己编写了 USB 摄像头的图像采集应用程序，结果显示采集到的图片完全符合本设计的要求。
5．完成了在嵌入式系统下对内核的移植、交叉编译环境的建立、根文件系统的建立以及 USB 摄像头、Boa 服务器、JPEG 库、PPP 拨号上网和自动加载脚本的驱动和编写。
参 考 文 献
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