基于WIFI的無線IP攝像頭的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、    基于WIFI的無線IP攝像頭的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte攝像頭(Camera)作為一種視頻輸入設(shè)備，在過去被廣泛地運(yùn)用于視頻會(huì)議、遠(yuǎn)

2、程醫(yī)療及實(shí)時(shí)監(jiān)控等。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造，使得攝像頭的價(jià)格降到普通人可以承受的水平，彼此之間可以通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行有影像、有聲音的交談和溝通，還可以將其用于當(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。然而從適用領(lǐng)域和范圍來看，有線攝像頭不夠靈活和方便，移動(dòng)性差，特別是在一些特殊空間(深水、密閉、狹小、不宜通線路)或者時(shí)間(緊急、沒有時(shí)間拉線路)，獲取、采集視頻圖像顯得力不從心，攝像頭與電腦不能進(jìn)行(或不能及時(shí))有線連接。如何將視頻信號(hào)從攝像頭端傳到顯示終端處理得到圖像，或者通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸？無線攝像頭可解決這些

3、問題。為此，本文將探討一種以88W8510芯片為核心的WIFI模組來設(shè)計(jì)性價(jià)比高、成本低廉的無線IP攝像頭。1 IP攝像頭的無線設(shè)計(jì)方案    傳統(tǒng)有線數(shù)字?jǐn)z像頭的工作原理：實(shí)景通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，送到數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)中加工處理，經(jīng)USB接口通過有線線路傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器來顯示圖像1。根據(jù)該原理，傳統(tǒng)有線數(shù)字?jǐn)z像頭進(jìn)行無線改造的關(guān)鍵就是如何將經(jīng)DSP處理送出的數(shù)字信號(hào)通過無線發(fā)送裝置將信號(hào)送出，再通過無線接收裝置將數(shù)字信號(hào)上傳給Internet或者PC實(shí)

4、現(xiàn)視頻信號(hào)無線傳輸2-3。    作為無線IP通信一項(xiàng)很好的增值業(yè)務(wù)，本方案利用傳輸價(jià)格低廉的IP承載網(wǎng)，選用美國Marvell公司的88W8510 WIFI模組4來實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有IEEE 802.11b/g功能的無線橋接設(shè)備(下稱88W8510 WIFI無線網(wǎng)橋)，以構(gòu)建無線傳輸環(huán)境，將攝像頭DSP送出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過打包分組(IP包)，通過無線環(huán)境傳送到電腦或無線網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。2 無線IP攝像頭的硬件設(shè)計(jì)    用88W8010 WIFI 模組實(shí)現(xiàn)IP攝像頭與無線網(wǎng)絡(luò)橋接的方法如圖2所示。    本設(shè)

5、計(jì)最關(guān)鍵的器件組成就是88W8010和88W8510構(gòu)成的基于WLAN 802.11b/g的AP和網(wǎng)關(guān)芯片組，88W8510與88W8010芯片的組合在以往的無線產(chǎn)品中十分常見，是性價(jià)比很高的801.11g接入點(diǎn)/網(wǎng)關(guān)解決方案，消除了用于有線基礎(chǔ)設(shè)施連接的外部CPU和快速以太網(wǎng)端口，大幅減少了總體材料(BOM)成本。2.1 88W8010簡(jiǎn)介    88W8010采用2.4 GHz ISM頻段，集成了所有RF模擬基帶收發(fā)功能，具有高性能的外差射頻結(jié)構(gòu)；高線性內(nèi)置式功率為23 dBm的功放及發(fā)射功率為20 dBm天線分別連接到802.11 b/g的調(diào)制方案；對(duì)于實(shí)際

6、功率檢測(cè)集成了傳輸功率循環(huán)控制功能，采用了高靈敏度的接收器，以保證接收質(zhì)量；低功耗設(shè)計(jì)及先進(jìn)的電源管理模式，48腳QFN封裝，封裝尺寸僅7 mm×7 mm。    88W8010的主要優(yōu)勢(shì)在于單一芯片就支持所有RF到模擬基帶的功能和IEEE 802.11b/g的標(biāo)準(zhǔn)，減少了材料成本、簡(jiǎn)化了板級(jí)布線設(shè)計(jì)，并提供了最小的安裝尺寸。與直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相比，提高了性能，省略了聲表面帶通濾波器的使用，降低了成本，能夠?yàn)樘炀€提供分辨率為0.5 dBm且范圍寬(0 dBm20 dBm)的發(fā)射功率，成本低、性能高。即使指定參數(shù)超過了額定溫度，供電電電壓和器件的參數(shù)改變，該器

7、件的輸出功率也很穩(wěn)定。此外還改進(jìn)了微弱信號(hào)的探測(cè)方式，擴(kuò)大了探測(cè)范圍。對(duì)于器件收發(fā)、睡眠及節(jié)能模式，提供業(yè)界領(lǐng)先的低功耗特性，硬件設(shè)計(jì)緊湊，減少了空間尺寸。2.2 88W8510簡(jiǎn)介3 無線IP攝像頭的軟件實(shí)現(xiàn)3.1 88W8510 WIFI無線網(wǎng)橋的軟件實(shí)現(xiàn)    88W8510 WIFI無線網(wǎng)橋的軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案如圖3所示。    各部分具體功能和特點(diǎn)如下：    (1)Bootloader：是在操作系統(tǒng)運(yùn)行前的自引導(dǎo)程序，主要完成硬件設(shè)備的初始化，建立88W8510 WIFI無線網(wǎng)橋內(nèi)存空間的映射

8、圖，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的運(yùn)行環(huán)境。具體實(shí)現(xiàn)原理是：當(dāng)系統(tǒng)加電或者復(fù)位后，所有的CPU通常都從某個(gè)由CPU預(yù)先安排的地址上取指令，而基于CPU構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)通常都有某種類型的固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備(如：ROM、EEPROM或 Flash等)被映射到這個(gè)預(yù)先安排的地址上。因此在系統(tǒng)加電后，CPU 將首先執(zhí)行Boot Loader 程序。    (2)Ethernet driver：主要是針對(duì)88W8510 WIFI無線網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)的連接驅(qū)動(dòng)。    (3)Wireless driver：是88W8510 WIFI無線網(wǎng)橋中無線部分的驅(qū)動(dòng)。    (4)eCOS系統(tǒng)：嵌入式操作系統(tǒng)的種類較多，其中比較流行的有VxWorks、Windows CE、Psos、Palm OS、嵌入式Linux等。這些嵌入式操作系統(tǒng)在開放性、實(shí)用性以及性能等方面各有千秋，eCOS作為一個(gè)新的選擇，其全稱叫嵌入式可配置操作系統(tǒng)eCOS(Embedded Configureable Operating System)，它的