CC BY
36Компоненты и технологии, № 7'2002
iiCam - автономная сетевая видеокамера
производства WIZnet
Компания WIZnet, выпускающая семейство микросхем W3xxx для аппаратной реализации стека протоколов TCP/IP, представляет на российском рынке новый продукт — автономную веб-видеокамеру iiCam для построения разнообразных систем видеонаблюдения и контроля.
Павел Хребтов
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 удален-
ной 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.
Описание модуля iiCam
Модификация Module представляет собой три печатные платы, соединенные штыревыми разъемами в блок размером 115x60x34. Структурная схема видеокамеры представлена на рис. 2.
Световой поток, проходя через линзу объектива, фокусируется на чувствительном поле CMOS-камеры VV6500 производства компании STMicroekctronics. Этот кристалл, созданный по технологии ColorMOS™ и имеющий поле разрешением 644x484 пикселя, позволяет получать изображение в формате VGA — 640x480 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 боль--------www.finestreet.ru---------------------------------
_____ 5«tMode Work DC 5V
fosc] о О
intel. •■JDi CV l_
/ PMC Flash IUmI Power ( Link (
о iJoo tX lOQMbèi
Рис. 3. Расположение элементов модуля
Компоненты и технологии, № 7'2002
шей 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 иRTL8201L. 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 320x200 и до 5 кадров в секунду при разрешении 640x480. 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.
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.
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.
--------------------www.finestreet.ru -
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;
5. 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.
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).
Нажмите кнопку Connect. В меню Set Frame выберите требуемую скорость воспроизведения:
• максимальная скорость для QVGA — 15 кадров/сек;
Рис. 5. Диалоговое окно установки соединения
Рис. 6. Диалоговое окно установки параметров изображения
Рис. 7. Диалоговое окно для удаленного изменения сетевых настроек
• 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).
Модуль также позволяет производить изменение сетевых настроек удаленно. Для этого используется меню CAM IP (рис. 7).
Для установки новых сетевых параметров необходимо указать их в соответствующих по-
85
Компоненты и технологии, № 7'2002
лях 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. №4.
2. iiCam user's guide. WIZnet, Inc.
86
- www.finestreet.ru -
