基于NiosII的IP Camera传输系统实现

3 系统软件设计

系统软件设计主要包括：建立底层软件平台一NiosII IDE提供的底层软件开发平台，建立应用软件，创建用户传输任务等功能，从而实现TCP／IP连接和视频数据传输。

3.1 建立底层软件平台-μC／OS-II和LWIP

考虑到嵌入式系统的有限资源及NiosII IDE开发环境对μC／OS-II的支持，系统选择μC／OS-II作为操作系统。在NiosII IDE集成开发环境中，μC／OS-II的加载非常方便，只需在建立工程时选取μC／OS-II库选项即可。更重要的是，它根据用户在SOPC中搭建的硬件平台而动态加载。开发系统时，需不断修改和调整硬件平台，从而获取最佳配置。NiosIIIDE开发环境会自动根据开发者修改后的硬件平台加载μC／OS-II。这样，开发者无需考虑硬件平台就可解决与操作系统μC／OS-II不匹配问题。

LWIP是瑞士计算机科学院的开发的TCP／IP协议栈，其开发的初衷是用于嵌入式系统，一般它只需要几十KB的RAM和约40 KB的ROM就可运行。NiosII IDE开发环境内部集成了LWIP协议栈，用户在加载操作系统μC／OS-II后，只需选取相应的LWIP选项，即可加入协议栈。工程中，LWIP以系统库的形式存在，应用软件只需加上相应的头文件，就可调用API函数实现网络连接、数据收发等功能，迅速实现系统的网络接入。

3.2建立应用软件

本系统设计的嵌入式应用软件流程图如图4所示。

首先对堆栈和驱动程序初始化。初始化堆栈，应在调用OSStart启动μC／OS-II调度程序之前调用IDE的库函数lwip_stack_int()，该函数用于设置协议栈。堆栈初始化后，再调用库函数init_done_func()，但该函数必须调用库函数lwip_devices_init()，这个函数将对在system.h中定义的所有已安装的以太网设备驱动程序进行注册。函数lwip_devices_init()还会调用函数get_mac_addr()和函数get_ip_address()从而获取系统的mac地址和IP地址。当lwip_devices_init()返回一个非0值则表示注册成功。注册成功后，LWIP栈可用，从而便可在程序中创建任务。

初始化完成后，使用函数sys_thread_new()创建使用套接字API与LWIP栈对话的新任务。系统中，由函数sys_thread_new(link_task，NULL，link_PRIO)创建的用户任务是link_task()。该任务中，系统调用函数listen(fd_listen，1)监听上位机连接是否成功，一旦连接成功，调用NiosII IDE所提供的IO操作函数IOWR(OUT_PIO_BASE,0，0x01)控制接收模块，将视频数据保存到SRAM，当存满一帧后，接收模块产生一个中断，这时系统可通过指针读取SRAM中的值a[i]=*(p+i+N／2*(TIMES-times)，每读取1 450 Byte就调用套接字API函数send(clisock,send_buf,N,0)发送至上位机。由于保存图像的分辨率仅是320×240，所以数据量并不大。发送时，通过函数IOWR(OUT_PIO_BASE,0，0x00)控制接收模块何时停止接收，一帧图像发送完毕，再通过函数IOWR(OUT_PI-O_BASE,0，0x01)控制接收模块开始接收下一帧图像，如此反复循环，直到连接断开为止。

4 上位机软件设计

本系统设计的客户端视频显示应用程序是利用LabWindows／CVI软件开发，此应用程序利用套接字编程，可以作为客户机与服务器NiosII系统之间通信。

本系统设计的上位机的应用程序除了显示视频功能外，还添加了保存和回放功能。上位机通过创建一个标准的Socket接口完成连接以及接收数据；当接收完一帧数据后，对其进行数据处理，再调用函数CreateDIBitmap()创建一幅位图，最后再调用函数CanvasDrawBitmap()完整显示。

5 结束语

本系统设计是基于NiosII IP摄像头的系统，介绍了从SOPC Builder创建NiosII软核处理器、IDE建立底层软件平台，到设计NioslI应用软件的整个架构。同时，对上位机的应用程序做了说明。经过硬件测试，整个系统运行良好，实时性能良好。

作者：陈明松，初秀琴，任爱锋 来源：豆豆技术应用