2024年4月18日发(作者：森海塞尔哪款耳机性价比高)

3G车载视频传输模块的设计与实现

蒋伊乐;张江鑫;颜晓永

【摘 要】由于车辆监控领域对于数据传输的要求越来越高，该文设计了3G车载

视频传输模块，给出了系统的硬件和软件设计。硬件部分重点阐述了视频采集、

3G传输等部分的设计。软件部分介绍了U6100模块的驱动设计，3G网络接入程

序设计和视频传输程序设计。最后，通过对RTP数据包的分析和对客户端视频的

观察，证明了本设计取得了很好的效果。%Due to the vehicle monitoring field

need higher demanding for data transmission. This paper designs ta 3G

vehicle video transmission module and introduces the design of hardware

and software of the system. The hardware part focuses on the design of

video capture and 3G transmission part. The software part introduces the

driven design of the U6100 module, as well as the design of the 3G

network access and the video transmission. Finally, through the RTP

packetanalysis and the client's video to prove that the design has achieved

good results.

【期刊名称】《电子设计工程》

【年(卷),期】2015(000)009

【总页数】4页(P131-134)

【关键词】车载终端;视频传输;3G无线网络;U6100

【作 者】蒋伊乐;张江鑫;颜晓永

【作者单位】浙江工业大学 省通信网技术应用研究重点实验室，浙江 杭州

310023;浙江工业大学 省通信网技术应用研究重点实验室，浙江 杭州 310023;浙

江工业大学 省通信网技术应用研究重点实验室，浙江 杭州 310023

【正文语种】中 文

【中图分类】TN919

由于3G无线网络技术和嵌入式技术的不断发展，推动了视频监控领域的迅速发展，

尤其是在汽车监控领域。3G无线网络覆盖面积广，可灵活接入，相比之前车载视

频监控终端所采用GPRS，CDMA等无线通信技术[1]，传输速度快了很多，但是

3G技术在汽车监控领域的实际应用不够完善。DM365支持H.264视频编码技术，

在网络带宽有限的条件下，保证了视频数据的高质量传输。上海龙尚公司的

U6100模块可以集成到任何3G移动设备，并且可以接入到HSDPA、HSUPA、

UMTS等高速网络。所以我们设计了以TI的DM365为核心，以上海龙尚公司的

U6100为传输模块的车载视频传输模块。

1 3G车载视频传输模块的硬件设计

本文设计的视频传输模块是应用在于车载监控设备中，所以我们在进行方案设计和

硬件的选择时，视频的传输要求是首当其冲的。鉴于DM36X系列软硬件兼容性

好，Davinci平台方便算法扩展[2]，故采用TMS320DM365芯片来搭建3G车载

视频传输系统。

本模块的硬件平台主要由以下几部分组成，分别是视频采集和处理部分，本地存储

与显示部分，3G视频传输部分，电源部分。车载终端视频传输模块硬件框架图如

图1所示。

1.1 视频采集和处理部分

视频采集部分由一个PAL/NTSC制式的云台摄像头和一个视频编解码芯片

TVP5151组成。云台摄像头需要用RS485来控制，由于DM365上的只有两个串

行接口 （UART），且都已经被

占用（一个用来连接串口调试，一个连接GPS模块）。所以我们利用USB HUB

里多余的一个

USB口，进行二级转换，先用 LP2303转换成232，在用MAX485转换成485

用于云台的控制。

TVP5151和处理器是用I2C总线进行对接的，将输入的模拟信号转换成数字信号。

视频处理部分则采用TI的DM365高清视频处理器。DM365支持H.264视频编

码技术[3]，在用3G无线网络传输的条件下，保证可以进行高质量视频数据的传

输。

1.2 本地存储和显示部分

DM365提供了专门的外部存储器接口，包括一个Flash接口和一个SDRAM接口，

可以连接外部存储器。在这个车载终端的设计中我们选用三星公司的1GB容量 、

8位数据线的K9F8G08U0B的NAND Flash芯片和128MB容量、16位数据线

的K4T1G164QE的DDR SDRAM芯片。

图1 车载终端视频传输模块硬件结构图Fig.1 Hardware structure diagram of

the vehicle terminal video transmission module

为了车载终端的操作的更加人性化，显示部分我们选用的是台湾晶采光电公司的一

款5.7英寸的TFT-LCD触摸屏面板。该面板具有640X480的高分辨率。它支持

I2C总线或SPI总线，考虑到上层驱动的实际情况，使用的是I2C总线和主芯片进

行连接。

1.3 3G 视频传输部分

3G传输部分选用的是U6100模块。他在3G网络平台下上行和下行的最传输速

率均能达到384Kbps，符合车载传输模块的设计要求。3G传输部分的电路设计如

图2所示。U6100的

供电要求是3.6~4.2 V，我们用3.8 V给其供电。U6100提供6条SIM卡接口连

接SIM卡，兼容现在各种3G格式。U6100提供标准的RS232接口USB_DM和

USB_DP，可以直接和用户的CPU相连。由于本设计需要4个USB口，我们用一

款USB扩展芯片把DM365仅有一个USB口扩展成4个，并用其中的DP1和

DM1来连接U6100。电源USB_VBUS由5 V电源经过滤波后供给。

KPD_PWR_N是U6100的供电开关，其拉低时有效，我们直接通过一个0欧姆电

阻接地，这样U6100开启时默认处在工作模式。EXT_RET_IN是U6100的复位信

号，其拉低时进行复位，我们这里通过DM365的GPIO口来进行控制。

图2 3G传输部分的电路原理图Fig.2 Circuit principle diagram of 3G

transmission part

2 车载视频传输模块的软件设计

视频传输模块的软件设计部分主要分为驱动的设计和应用程序的设计。我这里主要

讲了包括U6100模块的驱动设计，3G网络接入程序设计和视频传输程序设计。

由于Linux 2.6.18的系统相比于其他版本具有更好的开放性、安全性和可移植性，

所以本系统的全部软件开发是在该平台进行的。

2.1 U6100模块的驱动设计

驱动模块的加载分静态和动态两种。本系统采用的是动态加载方式。U6100模块

的加载过程如下：1）首先要确认编译驱动和编译内核的交叉编译工具是同一个

（本系统用的是arm_v5t_le_gcc）；2）对驱动的 Makefile文件进行修改，添加

内核源码目录和编译工具，进行make编译后，生成.ko文件；3）将生成的.ko

文件拷到车载终端的/module/下面；4）用insmod命令进行模块的加载，在目

录／dev/tts下会生成3个设备节点USB1-USB3；至此，3G无线模块加载成功。

2.2 3G网络接入程序设计

3G无线模块加载成功后，就要接入网络，车载设备通过拨号的方式连接至网络，

最常用的是使用PPP（点对点协议）协议。PPP协议的拨号主要分为3个阶段，

完成以后，一条完整的PPP链路就建立起来了。经过如图3所示。

图3 PPP协议拨号流程图Fig.3 Flow chart of PPPprotocol dial-up

虽然U6100模块对电信的CDMA2000和联通的WCDMA都支持，相对来说，

联通的WCDMA网络更加稳定和快速，所以我们选用联通的WCDMA网络。在

LINUX中，与WCDMA入网有关的程序为pppd和chat。pppd程序负责3G模

块的初始化和入网拨号。在初始化部分调用chat程序进行AT指令的发送，主要

交互拨号参数和拨号的用户信息的设置，然后pppd程序进行入网拨号[4]。

U6100拨号接入网络的具体流程如下：1）编写pppd拨号脚本wcdma3、会话

建立和断开的调用脚本chat-wcdma-connect和chat-wcdmadisconnect文件；

2）添加内核选项，编译支持PPP协议的内核；3）把编译好的进行pppd文件和

chat文件的移植到车载终端的文件系统的/etc/ppp/peers下；4）在终端输入拨

号命令pppd call wcdma3进行连接；5）用ifconfig查询，出现出现一个网络接

口ppp0的打印消息，表明已经成功连接到WCDMA 3G网络。

2.3 视频传输程序设计

车载视频传输系统对视频传输的时延和丢包率要求比较高，RTP/RTCP是实时视

频传输过程中一种比较好的解决方案，它具有开源代码的RTP库，因此本系统采

用实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP[5]配合使用来进行3G传输。

RTP数据包的发送流程如图4（a）所示。先把从缓存中读取的H.264视频流打包

成一个一个RTP数据包，依次发送给服务器。RIP荷载的单元类型结构有单NAL

单元包、聚合包和分片单元3种。在这里为了避免视频数据在网络层被分割，我

们采用的是单NAL包和分片包模式，将1个NAL单元设为1K字节。如果小于

1K字节，直接封装成一个RTP包发送。如果数据单元的长度较长超过1K字节，

则作为FU-A包发送，需要分割成若干个小于1K字节的NAL包，包

括首片包、中间包和尾片包三类。然后按照RTP数据包的格式封装上RTP报头[6]，

再通过U6100模块发送至3G网络。对应的RTP包接收流程如图4（b）所示。

图4 RTP包发送和接收流程图Fig.4 Flow chart of RTPpacket sending and

receiving

3 测试效果

在搭建好的车载终端环境下进行3G视频传输，并用Wireshake软件进行RTP数

据包分析实验。如图5所示，其中黑色阴影的是抓到的第847个RTP包，它从

3G网络的地址10.13.14.77传送到我们的设备服务器101.69.255.130。看到全部

RTP包的大小都不超过设置的包的最大值1040。经过多次测试，丢包率在4%以

内，符合的要求。在客户端看到的视频也非常的清晰，视频流畅度也很好，无线传

输速率能达到25帧/s，如图6所示。

图5 RTP数据包解析图Fig.5 RTPpacket data analysis chart

4 结 论

图6 客户端接收到的视频效果图Fig.6 The chart of the client receives the

video effect

文中设计的3G车载视频传输模块是车载监控系统的重要部分，通过3G网络传输

的视频画面清晰，有利于远程监控中心对车辆进行实时的监控和调度，符合目前车

载传输的要求。

【相关文献】

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