1.引言

　　隨著人民生活水平的不斷提高,，個人擁有汽車變得越來越普遍,。但是,，隨之而來的車輛頻繁被盜問題漸受關(guān)注。傳統(tǒng)的汽車安防系統(tǒng)以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（以下簡稱GPS）為核心,，這種技術(shù)最大的優(yōu)勢是可以定位被盜車輛所處的位置,，可以遠程控制車輛，但是無法獲取圖像聲音信息不能了解車輛所處的環(huán)境,，無法有效追捕犯罪嫌疑人,。還有一些系統(tǒng)使用GPRS實時傳輸圖像數(shù)據(jù)，這種方案受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制嚴重,，圖像質(zhì)量差,，對處理器運算能力要求高,，系統(tǒng)使用費用高,。

　　針對上述問題，我們提出并設(shè)計了一種基于多媒體信息服務（MultimediaMessageService,，以下簡稱MMS）——也就是人們常說的“彩信”汽車安防系統(tǒng),。該系統(tǒng)利用了中國移動的MMS業(yè)務、短消息業(yè)務,，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面大,，使用費用低廉,，操控方法簡單。圖1所示為基于MMS的汽車安防系統(tǒng)的應用框圖,，用戶在遠程通過短信控制本系統(tǒng),，系統(tǒng)通過在車輛內(nèi)適當部位安裝的攝像頭、麥克風獲得高質(zhì)量的圖像語音信息,，制作成MMS,，通過我們專門針對低成本嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的MMS發(fā)送程序?qū)MS發(fā)送到用戶的終端，從而使用戶能更清晰地掌握車輛內(nèi)外的狀況,。

　　2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　我們使用了如圖2所示的硬件框架,，本系統(tǒng)以S3C44B0處理器為核心：輔以2MNORFlash存儲引導程序、內(nèi)核,、ROM文件系統(tǒng),；16MNANDFlash承載YAFF文件系統(tǒng)，以彌補NORFlash空間不足無法容納PPPD,、系統(tǒng)應用程序,、無法保存系統(tǒng)配置信息的缺陷；16MSDRAM運行代碼,、動態(tài)數(shù)據(jù)交換,、RAM文件系統(tǒng)；UART0連接CWT2000GPRS模塊,，用于收發(fā)與用戶交互的短信,，發(fā)送MMS到用戶指定的終端；UART1連接C328JPEG攝像頭可以直接獲取JPEG格式的高分辨率圖像數(shù)據(jù),。

　　本系統(tǒng)的軟件基于uCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)核版本2.4.32,，圖3展示的是本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖。圖3中,，內(nèi)核空間的MTD,、UART驅(qū)動、TCP/IP,、PPP等在編譯內(nèi)核時必須選擇支持,，PPPD/Chat撥號程序用于通過GPRS模塊登陸互連網(wǎng)。上述軟件結(jié)構(gòu)框圖中部分模塊在uCLinux分發(fā)版中包含,，因此本系統(tǒng)需要實現(xiàn)JPEG采集,、MMS制作、MMS發(fā)送,、短信收發(fā)以及系統(tǒng)控制流程模塊,。接下來的章節(jié)將介紹各模塊的實現(xiàn)技術(shù)。

　　3．軟件設(shè)計

　　本節(jié)將重點介紹圖3中的系統(tǒng)控制流程、JPEG采集,、MMS制作以及MMS發(fā)送模塊,。由于短信收發(fā)模塊過于簡單，且在許多資料中都有詳細介紹,，本文不再贅述,。

　　3．1系統(tǒng)控制流程

　　系統(tǒng)控制流程模塊負責對其它模塊進行調(diào)用，對所有資源進行協(xié)調(diào),，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的工作流程,，滿足良好的交互性、穩(wěn)定性,。

　　首先,，系統(tǒng)需要初始化，如獲取用戶終端（手機）號碼,，MMS發(fā)送過程所需的MMS網(wǎng)關(guān),、端口、MMS中心地址,，這些信息都保存在系統(tǒng)配置文件中,，另外還需要初始化一些相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。初始化之后系統(tǒng)進入到一個超級循環(huán)當中,，隨時準備接收來自用戶終端的命令短信息,。目前，命令短信息有兩個,，其中最重要的是“Get”命令,，用以獲取MMS信息；還有一個“Set”命令用以設(shè)置用戶終端號碼,，該命令由于流程圖的尺寸問題在圖4中省略了,。收到“Get”命令之后，系統(tǒng)依次調(diào)用JPEG采集模塊,、MMS制作模塊,、GPRS撥號、MMS發(fā)送模塊,。這些模塊的調(diào)用,，除了MMS制作模塊，都遵循一個基本原則,，我們稱之為三次嘗試原則,。如果某模塊調(diào)用不成功，將重復三次,，三次都失敗,，將發(fā)送錯誤報告短信到用戶終端,。比較特殊的是GPRS撥號,，在3次撥號失敗后將對GPRS模塊進行復位,，再嘗試撥號。該原則符合無線通訊自身的特殊性,，可以有效提高程序的效率和穩(wěn)定性,。另外有一點需要注意，在GPRS狀態(tài)下是無法發(fā)送短信的,，因此,，撥號登陸成功之后需要斷開GPRS連接才能發(fā)送短信。這也是為什么無論MMS發(fā)送是否成功,，都必須先斷開GPRS,，再發(fā)送報錯或成功報告短信的原因。

　　3．2JPEG圖像采集

　　JPEG圖像采集模塊通過串口控制C328JPEG攝像頭直接獲取JPEG圖像,，這種選擇大大降低了處理器的負擔,。關(guān)于該攝像頭的硬件信息見參考文獻[1]。該軟件模塊大部分為順序過程,，后面的過程都建立在前一個過程正確執(zhí)行的基礎(chǔ)上,。總體上可以分為三個步驟：初始化S3C44B0串口,、初始化攝像頭,、獲取圖像，詳細過程如下：

　　1.初始化S3C44B0串口,，包括：O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY方式打開UART1也就是“/dev/ttS1”[2],，設(shè)置波特率57600，8位數(shù)據(jù)位,，1位停止位,，無奇偶校驗，讀寫超時設(shè)置為1秒,，初始化jpeg_picture結(jié)構(gòu)體：

structjpeg_picture
{
intfd;//串口的文件描述符
unsignedcharresolution;//圖像分辨率代碼
longjpeglength;//圖像長度24位表示
unsignedchar*pjpeg;//圖像存儲地址
};

 　　1JPEG攝像頭,，包括：發(fā)送SYNC命令與攝像頭建立連接，,，發(fā)送Initial命令設(shè)置輸出JPEG格式圖像,、分辨率640X480，發(fā)送SetPackageSize命令設(shè)置數(shù)據(jù)包的大小為512字節(jié),。

　　2獲取圖像,，包括：發(fā)送Snapshot命令捕獲圖像快照并壓縮，發(fā)送GetPicture命令獲取Snapshot類型圖像,，接收Data命令確認數(shù)據(jù)類型為Snapshot以及圖像數(shù)據(jù)大小,，并為圖像分配對應空間，之后開始接收數(shù)據(jù)包，每收到一個數(shù)據(jù)包后發(fā)送帶有數(shù)據(jù)包ID的ACK命令給攝像頭,，直到最后一個數(shù)據(jù)包ID為F0F0,，數(shù)據(jù)接收過程結(jié)束。

　　通訊協(xié)議采用一種如圖4的應答方式,，ACK代表上一個命令或操作成功,，NACK則說明失敗，確保了通訊穩(wěn)定,。C328定義的命令是統(tǒng)一的6個字節(jié)長度,，起始為固定的0xAA，然后是命令字節(jié),，后4個字節(jié)是與命令相關(guān)的參數(shù)字節(jié),。

　　3．3MMS制作

　　MMS可以包含靜態(tài)圖像、語音,、動態(tài)圖像等多種多媒體信息[34],。圖5左側(cè)為一個通用MMS結(jié)構(gòu)，由MMS信息頭,、MMS信息體構(gòu)成,。MMS信息頭包含如何從發(fā)送終端將數(shù)據(jù)發(fā)往接收終端的信息[5]。MMS信息體是MMS的實質(zhì)內(nèi)容,，可以由多個部分多種類型媒體,。本系統(tǒng)中目前僅有JPEG的圖像數(shù)據(jù)，不需要支持所有格式的多媒體信息,，因此可以實現(xiàn)針對多幅JPEG圖像的簡化版MMS制作模塊,。我們使用了最簡化的MMS信息頭，包括：消息類型,、事務ID,、版本號、From,、To等,，詳情見表1。

　　MMS編碼必須遵循無線會話協(xié)議（WirelessSessionProtocol,，以下簡稱WSP）,。WSP使用一種與HTTP/1.1相同的語法描述數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)，具體可參考RFC[2068],。HTTP/1.1使用ASCII字符編碼來傳輸數(shù)據(jù),，而WSP為降低傳輸帶寬，將HTTP/1.1中的一些著名域?qū)淖址x為一個字節(jié),，并在對這些緊湊格式編碼時加上0x80,，使著名域的編碼大于127（擴展ASCII字符）,，從而將它們與普通ASCII字符區(qū)別開。因此MMS信息頭的基本編碼格式為：“域編碼”＋“內(nèi)容”,，詳情請參考表1,。編碼順序如下：消息類型、事務ID,、版本號必須依次排在最前面，而MMS信息體內(nèi)容類型則應該排在MMS信息頭的最后,。

　?、儆米址硎疽粋€隨機數(shù)。②國內(nèi)格式為：長度+“+86”+“11位手機號”+“/TYPE=PLMN.”

　　緊跟在MMS信息頭之后的就是MMS信息體,，圖5中所示這部分有：成員數(shù)量,、成員（圖像、文本,、聲音等）,。成員數(shù)量是一個變長整形數(shù)。MMS信息體的成員由：成員信息頭,、成員數(shù)據(jù)構(gòu)成,。我們的系統(tǒng)中僅有JPEG圖像，所以成員信息頭可以編碼為：0x01,，YYYY（JPEG圖像大小,，變長整數(shù)），0x9E,。最后將JPEG圖像附在成員信息頭之后即可完成MMS制作,。注意，由于圖像的存儲空間為動態(tài)分配,，之后要將所占內(nèi)存釋放,。

　　3．4MMS發(fā)送

　　最后，系統(tǒng)使用了項目組針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的MMS發(fā)送簡化過程來發(fā)送彩信,。該簡化過程分為三個步驟：建立連接,、發(fā)送數(shù)據(jù)、斷開連接[6],，如圖6所示為發(fā)送數(shù)據(jù)簡化過程的時序圖,。建立連接和斷開連接的時序圖與此類似，不在這里給出,。在該簡化過程的實現(xiàn)中,，使用了一種直接構(gòu)造PDU進行發(fā)送的實現(xiàn)方法。協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit,，以下簡稱PDU）為MMS發(fā)送時各層所要增加的數(shù)據(jù)頭,，而這些數(shù)據(jù)頭很多部分都固定,。因此，通過直接發(fā)送PDU的方法,，可以避免構(gòu)造完整無線應用協(xié)議棧（WAP）,，擺脫對多線程的依賴，以及無關(guān)操作所需的存儲消耗,，實現(xiàn)單線程,、高效、高速,、穩(wěn)定的MMS發(fā)送,。

　　MMS發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧關(guān)系的簡化過程僅僅需要嵌入式系統(tǒng)提供UDP支持，能連接到GPRS網(wǎng)絡(luò),，即可發(fā)送MMS到終端,。

　　4．結(jié)論與展望

　　本系統(tǒng)目前已經(jīng)通過了長沙、深圳,、北京,、上海等地的測試。項目充分利用了GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛,，通訊質(zhì)量穩(wěn)定的特點,，提出了一個簡單方便的、穩(wěn)定的,、易于擴展的基于MMS的安防系統(tǒng)框架,，為提取犯罪嫌疑人的犯罪證據(jù)提供了一種新手段。該框架有較廣泛的應用范圍,，可以為相關(guān)行業(yè)提供參考,。

　　本文作者創(chuàng)新點：結(jié)合了短消息操作簡單、彩信直觀的特點,，在低成本ARM7平臺實現(xiàn)了基于彩信的安防系統(tǒng),；在系統(tǒng)中使用一種直接PDU構(gòu)造方法實現(xiàn)了一個簡化版的彩信發(fā)送過程，該過程實現(xiàn)簡單,，適合嵌入式系統(tǒng),。