Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2002 №7

iiCam – автономная сетевая видеокамера производства WIZnet Inc

Хребтов Павел


Компания WIZnet, выпускающая семейство микросхем W3ххх для аппаратной реализации стека протоколов TCP/IP, представляет на российском рынке новый продукт - автономную веб-камеру iiCam для построения разнообразных систем видеонаблюдения и контроля.

Как известно, наибольшее количество информации человек получает через зрение, поэтому услуги видеосвязи, телеконференций, наблюдения и презентации становятся все более предпочтительными. Возможность передавать значительный объем информации на большие расстояния связана с повсеместным распространением высокоскоростных каналов связи, сетей на основе стека протоколов TCP/IP и Ethernet, увеличением пропускной способности и снижением стоимости оборудования. Все это привело к использованию мультимедийной информации (в частности, видео) в широком круге интерактивных задач.

Для проведения телеконференций сейчас, в основном, используются веб-камеры с интерфейсом USB. Необходимым требованием для таких систем является наличие в их составе компьютера, как правило— в непосредственной близости от камеры. Другим вариантом организации видеонаблюдения стало использование аналоговых камер с дополнительным оборудованием (мультиплексоры и квадраторы).

Такие системы широко применяются в охранных системах наблюдения. И для реализации удаленного наблюдения (например, по сети Интернет) на базе такой системы необходима аппаратура оцифровки и передачи. Оба рассмотренных типа систем имеют существенные достоинства, но, рассматривая современные тенденции развития как сетевых технологий, так и элементной базы, можно сказать о перспективности использования встраиваемых систем, в том числе в приложениях передачи видеоданных. В данной статье будет представлена новая разработка корейской компании WIZnet — iiCam — сетевая камера для передачи информации через Интернет.

iiCam представляет собой законченный модуль для захвата, обработки (сжатия) и передачи видеоизображения. В отличие от предыдущих решений систем видеонаблюдения, требующих установки записывающего оборудования в непосредственной близости от камеры и прокладки дополнительных специализированных каналов связи, iiCam использует широко распространенные средства локальных сетей Ethernet и стека TCP/IP для организации взаимодействия с удаленной системой, территориально расположенной в любой точке земного шара. Под удаленной системой подразумевается обычный персональный компьютер, система сбора и хранения информации или специально разработанные терминалы. Благодаря повышению пропускной способности каналов связи локальных сетей и постоянному снижению их стоимости, модуль iiCam и система управления могут быть не только значительно разнесены территориально, но и быть мобильными. Использование тех же самых каналов связи позволяет организовать удаленную настройку и управление модулями.

Модуль iiCam выпускается в двух модификациях: Module и Standalone (рис. 1). Первая предназначена для встраивания в разрабатываемую аппаратуру и поставляется без корпуса. Вторая модификация ориентирована на работу в качестве самостоятельного оконечного устройства и поставляется в корпусе на кронштейне для крепления.

Модификации iiCam

Описание модуля iiCam

Модификация Module представляет собой три печатные платы, соединенные штыревыми разъемами в блок размером 115х60х34. Структурная схема видеокамеры представлена на рис. 2.

Структурная схема камеры

Световой поток, проходя через линзу объектива, фокусируется на чувствительном поле CMOS-камеры VV6500 производства компании STMicroelectronics.

Этот кристалл, созданный по технологии ColorMOS™ и имеющий поле разрешением 644х484 пикселя, позволяет получать изображение в формате VGA — 640х480 или QVGA (Quarter VGA) с глубиной до 16 бит. Каждый пиксель представляет собой четыре чувствительных элемента, расположенных в шахматном порядке по технологии Bayer Pattern: два воспринимают зеленую составляющую и по одному для красной и синей. Такая структура связана с большей чувствительностью человеческого глаза к средним длинам волн видимого спектра - зеленому диапазону, чем к красному или синему диапазону. По этой причине число элементов, воспринимающих зеленый цвет, удвоено. На выходе датчика кадр преобразуется в формат YUV. В отличие от RGB-сигнала, применяемого в мониторах, этот стандарт аналогичен телевизионному и также содержит три сигнала: яркости и двух цветоразностных для синей и красной компоненты. Преобразованное YUV-изображение передается в кристалл STV0676. Микросхема видеопроцессора производит восстановление каждого бита для сжатия в формат Motion JPEG. Кадр JPEG создается по запросу от центрального процессора, и после завершения обработки генерируется прерывание. Передача полученного изображения по сети Ethernet осуществляется с помощью набора микросхем, аппаратно реализующих стек протоколов TCP/IP: W3100A и RTL8201L. Микросхемы семейства W3xxx производства компании WIZnet ориентированы на применение в системах класса Embedded Internet нижнего ценового диапазона и не требуют для своей работы встроенной операционной системы. Обмен данными камеры и удаленной системы построен на протоколе TCP, позволяющем организовать надежную передачу пакетов в сети. Передаваемый кадр записывается во внутренний буфер W3100A, и дальнейший процесс происходит на аппаратном уровне автоматически. Управление системой реализовано на процессоре i386EX, что позволяет обрабатывать до 15 кадров в секунду при разрешении 320.200 и до 5 кадров в секунду при разрешении 640х480. В комплект поставки iiCam входят: собственно модуль, коммуникационные кабели RS-232 (нуль-модем) и Ethernet UTP (crossover), сетевой адаптер AC/DC 5V и CD-ROM с тестовой программой и документацией.

Описание настройки и тестирования модуля

Обмен информацией с модулем производится по двум кабелям — нуль-модемному и Ethernet. Первый используется для установки первоначальных сетевых параметров и подключается однократно, а второй — для основной функции — передачи изображения и удаленного управления. Модуль может работать в двух режимах, выбор которого переключателем SW2 (рис. 3):

  • 1 on, 2 off: рабочий режим;
  • 1 off, 2 on: режим настройки сетевых параметров.
Расположение элементов модуля

Первоначальная настройка сетевых параметров.

  1. Установите переключатель режима работ в положение «Настройка сети».
  2. Запустите программу для работы с последовательным портом (например, Hyper Terminal) и установите следующие параметры соединения: Скорость 57600bps, 8 бит данных, 1 стоп бит без контроля четности.Контроль потока: нет.
  3. Нажмите кнопку сброса на модуле. При этом загорится индикатор SetMode.
  4. В окне терминала появится сообщение:

    i2CAM Version 1.0 IP configuration Program
    Authorized by WizNet. 2002.05.

    и приглашение в виде символа '–'.

  5. Команды пользовательского интерфейса вводятся строчными или прописными буквами латинского алфавита. Реализованы следующие команды:
    D, d — вывод сетевых настроек;
    M, m — изменение MAC-адреса;
    I, i — изменение IP-адреса;
    G, g — изменение адреса шлюза;
    S, s — изменение маски подсети;
    W, w — запись конфигурации;
    E, e — очистка сетевых настроек;
    H, h, ? — помощь.
  6. После нажатия клавиши команды и Enter, модуль выведет соответствующую информацию или подсказку по формату ввода тех или иных данных. Ввод завершается нажатием клавиши Enter. После выполнения процедуры, модуль выводит приглашение '–'.
  7. Закончив настройку, переключите камеру в рабочий режим (SW2) и нажмите кнопку Reset на плате модуля. При этом светодиод Work включится и выключится, что соответствует рабочему режиму.

Модуль iiCam поддерживает протокол DHCP, что позволяет динамически выделять IP-адреса и проводить автоматическое конфигурирование сетевых параметров. При включении в рабочем режиме модуль пытается установить соединение с DHCP-сервером для получения информации о сетевых настройках. Если DHCP-сервер не используется в сети, то будут использоваться ранее установленные параметры (см. режим первоначальной настройки). Для проверки правильности настройки сетевых параметров выполните команду ping.

Интерфейс программы i2Cam Viewer

В комплекте с модулем поставляется демонстрационная программа i2CAMViewer (рис. 4.) для просмотра на удаленной машине изображения, транслируемого камерой. Установка программы не требуется. Для запуска скопируйте файл i2CAMViewer.exe и библиотеку ijl15.dll с CD-ROM в один и тот же рабочий каталог.

В меню Functions выберите Connect, в появившемся диалоговом окне введите IP камеры и номер порта 5000 (рис. 5).

Диалоговое окно установки соединения

Нажмите кнопку Connect. В меню Set Frame выберите требуемую скорость воспроизведения:

  • максимальная скорость для QVGA — 15 кадров/сек;
  • максимальная скорость для VGA — 5 кадров/сек.

Перенастройка модуля займет 6–7 секунд. Выбор формата передачи и настройка уровня черного, яркости, цветности производится в меню CAM Control (рис. 6).

Диалоговое окно установки параметров изображения

Модуль также позволяет производить изменение сетевых настроек удаленно. Для этого используется меню CAM IP (рис. 7).

Диалоговое окно для удаленного изменения сетевых настроек

Для установки новых сетевых параметров необходимо указать их в соответствующих полях и нажать кнопку «OK». Не допускается оставлять незаполненные поля, т. е. даже при сохранении предыдущего значения его следует заново вписать. Для ввода MAC-адреса используются цифры '0'–'9' и заглавные буквы латинского алфавита 'A'–'F'. После изменения параметров следует выполнить команду Disconnect меню Functions, а затем Connect по новому адресу. Перезагрузки модуля не требуется (производится программно).

Производительность модуля iiCam приближается к производительности встраиваемых систем с операционной системой (Linux), при этом не выходя из low-end ценового диапазона. Простота установки и использование современных, широко распространенных каналов связи Ethernet, мобильность и низкая стоимость — все это позволяет широко использовать iiCam в системах безопасности и идентификации, для установки наблюдения за работой механизмов, перемещением людей и грузов, организации телеконференций.

Литература

  1. Хребтов П., Кривченко И. i2Chip — новая технология для приложений Embedded Internet // Компоненты и технологии. 2002. No4.
  2. iiCam user's guide. WIZnet, Inc.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке