CN100566409C - 无线多媒体传感器节点装置的实现方法 - Google Patents

Abstract

无线多媒体传感器节点装置的实现方法中，视频传感器模块(1)以处理器模块(11)为核心协调各个任务，利用复杂可编程逻辑器件模块(13)来提供高频时钟配合视频采集模块(12)工作，同时处理器模块(11)通过I2C串行通信接口可以设置成像仪的参数，处理器模块(11)和复杂可编程逻辑器件模块(13)通过数据总线和地址总线来共享静态随机存储器模块(14)以及闪存模块(15)；视频传感器模块的软件系统拟采用nesC语言来编写，并运行于TinyOS(17)操作系统环境，主要包含以下三种组件的实现：驱动程序(18)，库函数集(19)和传感器应用程序(20)。该节点设计成本较低，能够大量部署在检测区域达到更好的覆盖度。

Description

无线多媒体传感器节点装置的实现方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域中视频应用的解决方法，属于嵌入式开发与计算机网络技术的交叉领域。

背景技术

随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始出现，并且引起了人们的极大关注。由此形成的传感器网络能够协调地感知、采集和处理网络覆盖区域内的各种环境或监测对象信息，并发布给需要这些信息的用户。传感器网络将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，深刻地改变了人与自然的交互方式，可以广泛地应用于军事、工农业控制、生物医疗、环境监测等诸多领域。

目前，传感器网络研究的一个重要方面是在能量严重受限的微型节点上如何实现简单的环境数据(如温度、湿度、光强等)采集、传输与处理。然而，随着监测环境的日趋复杂多变，由这些传统传感器网络所获取的简单数据愈加不能满足人们对环境监测的全面需求，迫切需要将信息量丰富的图像、音频、视频等多媒体信息引入到以传感器网络为基础的环境监测活动中来，实现细粒度、精准信息的环境监测。由此，多媒体传感器网络应运而生。

利用MEMS技术设计的传感器节点可谓特别设计的微型“计算机系统”。目前，普遍使用的是美国加州大学伯克利分校开发的Mica、MicaZ等系列传感器节点。然而，此类节点仅具有感知温度、湿度、声强、光照、超声波、振动等单值数据的能力。MicaZ系列节点上的传感器模块也仅仅具有声强(db)采集能力，用于目标的监测和定位，不支持对音视频数据的采集和处理，迫切需要研究人员设计出真正的多媒体传感器节点，以有效支持多媒体传感器网络的应用。然而，由于音视频节点功耗大、电路复杂等突出特点，使得设计并实现功耗低、体积小、稳定性好的音视频传感器节点极具挑战性。

近年来，多媒体传感器网络技术的研究已引起了科研人员的密切关注，一些学者开展了多媒体传感器网络方面的探索性研究，同时多所国内外著名学府也开始了多媒体传感器网络方面的研究工作，纷纷成立了视频传感器网络组并启动了相应的科研计划。多媒体传感器节点原型的研究大都以视频传感器节点为主来开展，目前市场上可供选择的传感器模块以及处理通信模块非常多。以较为复杂的视频传感器为例，有昂贵的Pan-Tilt-Zoom相机、高分辨率数字相机，还是低廉的网络相机Web-cams、手机相机Cell-phone-class，甚至是成本更低廉的微型相机Cyclops。另外，先进的嵌入式处理通信技术支持搭建满足不同应用需求的多媒体传感器节点，从嵌入式PCs设备到与智能终端PDA相媲美的Stargate，从低能耗的Mote到更低能耗的SOC解决方案。实际应用中可以根据环境监测需求的不同，任意选择和搭配不同类型及性能各异的传感器模块与处理通信模块，构成多种多媒体传感器节点。

发明人在研究过程中发现，现有的无线多媒体传感器节点设计方案中，大多数偏向于需要大功耗、高视频质量的应用，这需要节点具有很强的处理能力。而对于一些低功耗、只具有简单处理能力的轻量型主机的视频解决方案比较少，因此限制了实际生活中一些能耗有限以及对于图像质量要求不高的应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是以微型传感器节点UbiCell为基础，提供一种无线多媒体传感器节点的设计方法，使得UbiCell节点也具有视频传感的功能。该节点采用具有低能耗和中等成像质量的CMOS成像仪，具有低功耗视频捕捉和处理能力，因此延长了节点的使用寿命；同时，相对其他视频传感器节点，该节点设计成本较低，能够大量部署在检测区域达到更好的覆盖度。

技术方案：本发明提供了一种无线多媒体传感器节点装置的实现方法，该装置包括视频传感器模块处理/通信模块，两者之间通过51针标准接口进行连接；其中，视频传感器模块包括处理器模块、视频采集模块、复杂可编程逻辑器件模块、静态随机存储器模块、闪存模块以及外围接口模块；整个视频传感器模块以处理器模块为核心协调各个任务，利用复杂可编程逻辑器件模块来提供高频时钟配合视频采集模块工作，同时处理器模块通过I2C串行通信接口可以设置成像仪(即视频采集模块)的参数，处理器模块和复杂可编程逻辑器件模块通过数据总线和地址总线来共享静态随机存储器模块以及闪存模块；视频传感器模块的软件系统拟采用nesC语言来编写，并运行于TinyOS操作系统环境，主要包含以下三种组件的实现：驱动程序，库函数集和传感器应用程序。

实现的步骤如下：

步骤1)明确节点的主要功能：多媒体传感器节点的主要功能是能够采集音频、视频、图像等多媒体信，并且可以进行简单的处理，包括压缩、识别、融合等，并且可以转发其他节点发来的数据，同时要求节点具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时分析与处理能力，数据传输精确性；

步骤2)节点基本架构设计：节点硬件上主要由两部分组成，一是传感器模块，另一个是处理通信模块，两者之间通过扩展接口进行连接，软件上自底向上可分为为：硬件平台层、嵌入式系统内核及应用程序层；

步骤3)节点硬件模块划分：在UbiCell节点上扩展视频传感器模块，UbiCell是已经实现的产品，视频传感器模块包括处理器模块、视频采集模块、复杂可编程逻辑器件模块、静态随机存储器模块、闪存模块以及外围接口模块；

步骤4)处理器模块设计：视频传感器面板上的处理器模块主要连接视频采集模块、复杂可编程逻辑器件模块、外部存储器模块；处理器模块作为视频传感器模块的控制核心，它可以设置成像仪的参数，指示成像仪捕捉视频帧以及运行本地上的计算对捕捉的图像进行简单处理；处理器使用三根信号线即：读、写、使能，作为读写信号和地址锁存信号来扩展外部存储器，利用复杂可编程逻辑器件从成像仪捕获视频帧并保存在内存中，并且通过I2C接口来设置成像仪的参数，通过总线方式对外部存储模块进行读写，处理器可以访问存储器进行任何特定图像处理操作，该总线由复杂可编程逻辑器件和处理器共享；

步骤5)视频采集模块设计：成像仪是视频传感器模块最重要的组成部分，该模块主要连接处理器以及复杂可编程逻辑器件模块，由处理器设置成像仪的参数，图像的捕获需要高频率的时钟，该时钟可以由复杂可编程逻辑器件来提供；

步骤6)复杂可编程逻辑器件模块设计：该模块主要是配合处理器进行视频捕捉，并将捕获的视频存放在存储器当中。此外，复杂可编程逻辑器件可以提供特定专家逻辑来实现快速硬件操作；

步骤7)外部存储器设计：外部存储器包括静态随机存储器模块以及闪存模块。多媒体传感器节点可以利用外扩的静态随机存储器，以增加数量有限的处理器内部内存，为处理器的图像存储和处理提供了必要的空间；此外节点有外部闪存，可以容纳大型永久性的数据，从而扩大了需要永久存储的传感潜力，处理器和复杂可编程逻辑器件通过内存总线进行通信并共享静态随机存储器和闪存；

步骤8)软件系统架构设计：视频传感器模块的软件系统拟采用nesC语言来编写，并运行于TinyOS操作系统环境，主要包含以下三种组件的实现：驱动程序，库函数集和传感器应用程序；

步骤9)驱动程序组件设计：驱动程序组件使得处理器能与不同的外设进行通信，同时使得各个硬件模块可以正常的工作。视频传感器模块主要包含以下几种驱动程序：成像设置和捕获驱动程序，用于识别以及控制视频采集模块；复杂可编程逻辑器件驱动程序，驱动复杂可编程逻辑器件并完成视频的采集以及存储过程；闪存驱动程序，识别闪存，拓展节点的永久性大容量数据存储能力；以及使得视频传感器模块可以与主机UbiCell进行通信的驱动程序；

步骤10)库函数集组件设计。库文件封装了图像的处理逻辑，包括多种不同的集合，其中很重要的是各种矩阵运算、统计数据和直方图库文件；这些库文件是对原始影像进行任何处理的关键，其他的库文件能接近应用，用来完成特定高层次任务目标检测或运动矢量识别库文件；

步骤11)传感器应用程序组件设计：传感器应用程序是视频传感器模块的主要传感组件；它从主机接收适当的指令，并负责主机要求的必要传感操作；事实上传感应用程序使得节点成为智能传感器，使得节点能够自主、精确地采集跟应用相关的多媒体物理量；

步骤12)外围接口以及可扩展性设计：视频传感器模块在设计过程中，预留了充分的接口，包括JTAG编程和调试接口、复杂可编程逻辑器件编程接口、复杂可编程逻辑器件调试接口、存储器/总线诊断接口、51针UbiCell连接接口以及超过40个主控模块输入输出接口，以便今后的调试、扩展和后续产品的延续开发；

步骤13)系统可靠性设计：本发明中的系统可靠性设计主要包括了抗干扰设计和容错设计：软件抗干扰设计是硬件抗干扰设计的辅助方法，采用抑制迭加在信号通路上噪声的数字滤波和减少冗余指令的方法，采用精简指令系统；当硬件出故障时，软件能迅速感知并采取相应补救措施，对一些特殊数据，可采用密文形式发送。

有益效果：本发明与现有的一些无线多媒体传感器节点设计方案相比有如下几个优点以及局限性，同时给出了一种节点设计的新思路：

(1)采取传感器模块与处理通信模块分开独立设计的设计思想，两者之间通过扩展接口进行连接。传感器模块主要包含成像仪、麦克风采集设备以及温度、湿度等传感器，其作用是采集环境媒体数据。处理通信模块的主要功能有：对采集的多媒体数据进行预处理和压缩，节点任务管理、存储管理、电源管理、通信机制等。这种组合式硬件系统结构可实现不同传感器模块与处理通信模块之间的自由组合，灵活地满足不同应用的监测需求。

(2)视频信息的同步捕获必须有高速率的时钟与之配合，同时对这些数据进行编程处理是相当复杂的，这两个因素导致一些具有低能耗和中等成像质量的高集成度CMOS成像器难以运用在只具有简单处理能力的轻量型主机(比如UbiCell)上。为了解决这个问题，本发明巧妙设计了复杂可编程逻辑器件和存储器电路来实现高速数据传输，同时视频模块上设计了一个处理器，为外界提供了一个简单的接口。这些器件的组合使得该视频传感器模块能够灵活的应用于各种光学传感领域，并且它解决了与成像仪之间的高速连接要求，同时可以通过嵌入式的系统总线以较低的速度来获取主应用程序感兴趣的视频信息。这种设计方案使得一些轻量型主机也具有视频传感的功能，拓展了这类节点的实际应用领域。

(3)这种方案所实现的无线多媒体传感器节点具有低功耗视频捕捉和处理能力，因此延长了节点的使用寿命，而节点的计算能力以及捕获图像的大小与质量也有限；同时，相对其他视频传感器节点，该节点设计成本较低，能够大量部署在检测区域达到更好的覆盖度。因此这种节点适合于能耗有限以及对于图像质量要求不高的应用，比如对于将节点布置于一些无人区域，更换电池困难同时也要保证节点一定的使用寿命。

附图说明

图1是本发明所述多媒体传感器节点的系统结构示意图；

图2是本发明所述的视频传感器模块的简化硬件结构图；

图3是本发明所述的视频传感器模块的软件组件结构图。

具体实施方式

本发明主要讲述基于轻量型主机UbiCell基础上视频传感器模块的设计。无线多媒体传感器节点采取传感器模块与处理通信模块分开独立设计的设计思想，两者之间通过扩展接口进行连接。视频传感器模块主要由五个子模块组成：处理器模块、视频采集模块、复杂可编程逻辑器件模块、外部存储器模块以及外围接口模块。通过多个模块的协同工作完成视频的捕捉，并保存在外扩的存储器上，处理器通过系统总线可以访问存储器进行任何特定图像处理操作，同时通过标准的五十一针扩展接口可以实现与主机的交互。视频传感器模块的系统软件设计需要实现以下三种组件：驱动程序，库函数集和传感器应用程序，采用基于模块化，自顶向下逐层细化的方法完成系统软件的设计。

本发明采用软硬件协同设计的方法，即在硬件设计的同时，运用相关仿真软件对部分程序进行调试运行，这样便可以缩短开发周期。下面将结合附图对本发明作详细描述。应当明确，以下内容仅仅用来描述本发明而不作为对本发明的限制。

多媒体传感器节点的具体设计方法和开发步骤为：

步骤1)明确节点的主要功能。在对无线多媒体传感器网络和多媒体传感器节点的数据传输方式进行深入研究的基础上，明确节点设计所要解决的主要问题，即视频的捕捉以及后期的处理。多媒体传感器节点的主要功能是能够采集音频、视频、图像等多媒体信息，并且可以进行简单的处理，包括压缩、识别、融合等，以及转发其他节点发来的数据。同时要求节点具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时分析与处理能力，高数据传输精确性。

步骤2)节点基本架构设计。多媒体传感器节点的结构继承了传统传感器节点的设计思路，在硬件上主要由两部分组成，一是传感器模块(sensor module)，另一个是处理/通信模块(process/communication module)，如图1所示。两者之间通过扩展接口进行连接，整个系统自底向上可分为：硬件平台层、嵌入式系统内核及应用程序层：

(1)硬件平台层。硬件平台是整个节点的底层平台与硬件基础。包括了节点所有的硬件模块组成与系统底层调用的集合。将节点的各个组成模块进行综合并协调工作。同时，定义了节点的总线单元，中断系统及工作模式等。

(2)嵌入式系统内核。嵌入式系统内核工作在底层硬件平台与上层应用程序之间，完成各个硬件设备的驱动，提供软硬件系统调用的方式方法，同时为应用层开发提供接口服务，使上层应用程序的开发可以完全屏蔽底层硬件平台。系统内核基于实时操作系统的管理调度策略，同时针对传感器节点的特殊需要，改进了中断控制策略，进程调度策略以及存储管理策略。

(3)应用程序层。应用程序层为用户提供了面向应用的系统控制方式与工作方法。用户可以根据各自不同的应用需求，开发不同应用程序来完成节点的启动、运行、状态迁移、信息处理、信号传输、能耗预警及程序下载等一系列应用功能。

步骤3)节点硬件模块划分。本发明主要是在UbiCell节点上扩展视频传感器模块，UbiCell是已经实现的产品，不再赘述。视频传感器模块主要由五个模块组成：处理器模块、视频采集模块、复杂可编程逻辑器件模块、外部存储器模块以及外围接口模块。各模块间的连接关系如图2所示。

步骤4)处理器模块设计。首先要选择合适的处理器，因为视频传感器面板上的处理器主要是协同各个模块的操作以及为上层主机提供一个连接接口，复杂性较低，因此从控制成本和功耗的角度考虑，我们选择了基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器ATmega128L。它具有丰富的寻址方式、简洁的内核指令(单周期指令执行时间)、较高的处理速度(8M晶体驱动，指令周期125ns)、大量的寄存器以及片内数据存储器，使之具有强大的处理能力，数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，实时性好，而这些对于像视频监控之类的实时应用系统来说异常关键。此外，ATmega128L单片机具有比较丰富的片外接口，使得整个视频传感器模块电路的设计变得异常简化，减少了节点的功耗和体积。

步骤5)视频采集模块设计。成像仪(即视频采集模块)是视频传感器模块最重要的组成部分，考虑到UbiCell节点主要是面向简单的视频监控应用，可以选择低成本，低功耗以及只具有基本图像处理能力的微型相。该模块主要连接处理器以及复杂可编程逻辑器件模块，由处理器设置成像仪的参数，图像的捕获需要高频率的时钟，该时钟可以由复杂可编程逻辑器件来提供。

步骤6)复杂可编程逻辑器件模块设计。该模块主要是配合处理器进行视频捕捉。首先它可以提供影像捕获所需要的高频率时钟，当需要采集图像时，单片机将复杂可编程逻辑器件设置为图像通信模式以提供高频时钟给成像仪，然后指示复杂可编程逻辑器件从成像仪捕捉图像帧并保存于内存的起始位置，复杂可编程逻辑器件的捕捉下一个图像帧直到采集操作完毕后，复杂可编程逻辑器件发送中断请求给处理器，并通知处理器捕捉视频操作已经完成。此外，复杂可编程逻辑器件可以提供特定专家逻辑来实现快速硬件操作。

步骤7)外部存储器设计。视频传感器模块的外部存储器主要包括SRAM和FLASH。多媒体传感器节点可以利用外扩的SRAM，以增加数量有限的内部处理器的内存，为处理器的图像存储和处理提供了必要的空间。虽然存储器位于处理器的外部，它仍然可以被看作是节点的一个正常的存储空间。外部的FLASH可以容纳大型永久性的数据，从而扩大了需要永久存储的传感潜力(如模板匹配)。处理器和复杂可编程逻辑器件通过内存总线进行通信并共享SRAM和闪存。

步骤8)软件系统架构设计。视频传感器模块的系统软件控制所有实时任务协调一致运行，系统根据任务要求，进行资源管理，消息处理，任务调度，异常处理，并分配优先级，系统根据各个任务的优先级，进行动态切换和调度。视频传感器模块的软件拟采用nesC语言来编写，并运行于TinyOS操作系统环境。TinyOS是一个开放原码的操作系统，专门用于无线嵌入式传感器网络，它有一个事件驱动的执行模型，由直接作用于硬件的底层组件发起，并通过一系列的组件传递最终到达应用层组件。视频传感器模块的软件体系结构由不同的对象或者组件组成，这些对象或组件通过事先定义好的接口进行通信。主要包含以下三种组件：驱动程序，库函数集和传感器应用程序。视频传感器模块软件组件结构如图3所示。

步骤9)驱动程序组件设计。驱动程序组件使的处理器能与不同的外设进行通信，同时使得各个硬件模块可以正常的工作。视频传感器模块主要包含以下几种驱动程序：成像设置和捕获驱动程序，用于识别以及控制视频采集模块；复杂可编程逻辑器件驱动程序，驱动复杂可编程逻辑器件并完成视频的采集以及存储过程；FLASH驱动程序，识别FLASH，拓展节点的永久性大容量数据存储能力；以及使得视频传感器模块可以与主机UbiCell进行通信的驱动程序。

步骤10)库函数集组件设计。库文件包括多种不同的集合，其中很重要的是各种矩阵运算、统计数据和直方图库文件。这些库文件是对原始影像进行任何处理的关键。其他的库文件可能接近应用(算法)，如用来完成特定高层次任务目标检测或运动矢量识别库文件。

步骤11)传感器应用程序组件设计。传感器应用程序是视频传感器模块的主要传感组件。它从主机接收适当的指令，并负责主机要求的必要传感操作。事实上传感应用程序使得节点成为智能传感器，使得节点能够自主、精确地采集跟实际应用相关的多媒体物理量。

步骤12)外围接口以及可扩展性设计。视频传感器模块在设计过程中，预留了充分的接口，包括JTAG编程和调试接口、复杂可编程逻辑器件编程接口、复杂可编程逻辑器件调试接口、存储器/总线诊断接口、51针UbiCell连接接口以及超过40个主控模块输入输出接口，以便今后的调试、扩展。

步骤13)系统可靠性设计。本发明中的系统可靠性设计主要包括了抗干扰设计和容错设计。软件抗干扰设计是硬件抗干扰设计的辅助方法。本发明中，采用抑制迭加在信号通路上噪声的数字滤波和减少冗余指令的方法，采用精简指令系统。当硬件出故障时，软件能迅速感知并采取相应补救措施，对一些特殊数据，可采用密文形式发送。

Claims (2)

1.一种无线多媒体传感器节点装置，其特征在于该装置包括视频传感器模块(1)和处理/通信模块(2)，两者之间通过51针标准接口进行连接；其中，视频传感器模块(1)包括处理器模块(11)、视频采集模块(12)、复杂可编程逻辑器件模块(13)、静态随机存储器模块(14)、闪存模块(15)以及外围接口模块(16)；整个视频传感器模块(1)以处理器模块(11)为核心协调各个任务，利用复杂可编程逻辑器件模块(13)来提供高频时钟配合视频采集模块(12)工作，同时处理器模块(11)通过I2C串行通信接口可以设置视频采集模块(12)的参数，处理器模块(11)和复杂可编程逻辑器件模块(13)通过数据总线和地址总线来共享静态随机存储器模块(14)以及闪存模块(15)；视频传感器模块的软件系统采用nesC语言来编写，并运行于TinyOS(17)操作系统环境，主要包含以下三种组件的实现：驱动程序(18)，库函数集(19)和传感器应用程序(20)。

2.一种如权利要求1所述的无线多媒体传感器节点装置的实现方法，其特征在于实现的步骤如下：

步骤1)明确节点的主要功能：多媒体传感器节点的主要功能是能够采集音频、视频、图像多媒体信息，并且可以进行简单的处理，包括压缩、识别、融合，并且可以转发其他节点发来的数据，同时要求节点具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时分析与处理能力，数据传输精确性；

步骤2)节点基本架构设计：节点硬件上主要由两部分组成，一是视频传感器模块(1)，另一个是处理/通信模块(2)，两者之间通过51针标准接口进行连接，软件上自底向上可分为为：硬件平台层、嵌入式系统内核及应用程序层；

步骤3)节点硬件模块划分：在UbiCell节点上扩展视频传感器模块，UbiCell是已经实现的产品，视频传感器模块(1)包括处理器模块(11)、视频采集模块(12)、复杂可编程逻辑器件模块(13)、静态随机存储器模块(14)、闪存模块(15)以及外围接口模块(16)；

步骤4)处理器模块设计：视频传感器面板上的处理器模块主要连接视频采集模块、复杂可编程逻辑器件模块、外部存储器模块；处理器模块作为视频传感器模块的控制核心，用来设置成像仪即视频采集模块的参数，指示成像仪捕捉视频帧以及运行本地上的计算对捕捉的图像进行简单处理；处理器使用三根信号线即：读、写、使能，作为读写信号和地址锁存信号来扩展外部存储器，利用复杂可编程逻辑器件从成像仪捕获视频帧并保存在内存中，并且通过I2C接口来设置成像仪的参数，通过总线方式对外部存储模块进行读写，处理器可以访问存储器进行任何特定图像处理操作，该总线由复杂可编程逻辑器件和处理器共享；

步骤5)视频采集模块设计：成像仪是视频传感器模块最重要的组成部分，该模块主要连接处理器以及复杂可编程逻辑器件模块，由处理器设置成像仪的参数，图像的捕获需要高频率的时钟，该时钟可以由复杂可编程逻辑器件来提供；

步骤6)复杂可编程逻辑器件模块设计：该模块主要是配合处理器进行视频捕捉，并将捕获的视频存放在存储器当中，此外复杂可编程逻辑器件可以提供特定专家逻辑来实现快速硬件操作；

步骤7)外部存储器设计：外部存储器包括静态随机存储器模块以及闪存模块。多媒体传感器节点可以利用外扩的静态随机存储器，以增加数量有限的处理器内部内存，为处理器的图像存储和处理提供了必要的空间；此外节点有外部闪存，可以容纳大型永久性的数据，从而扩大了需要永久存储的传感潜力，处理器和复杂可编程逻辑器件通过内存总线进行通信并共享静态随机存储器和闪存；

步骤8)软件系统架构设计：视频传感器模块的软件系统采用nesC语言来编写，并运行于TinyOS(17)操作系统环境，主要包含以下三种组件的实现：驱动程序(18)，库函数集(19)和传感器应用程序(20)；

步骤9)驱动程序组件设计：驱动程序组件使得处理器能与不同的外设进行通信，同时使得各个硬件模块可以正常的工作，视频传感器模块主要包含以下几种驱动程序：成像设置和捕获驱动程序，用于识别以及控制视频采集模块；复杂可编程逻辑器件驱动程序，驱动复杂可编程逻辑器件并完成视频的采集以及存储过程；闪存驱动程序，识别闪存，拓展节点的永久性大容量数据存储能力；以及使得视频传感器模块可以与主机UbiCell进行通信的驱动程序；

步骤10)库函数集组件设计：库文件封装了图像的处理逻辑，包括多种不同的集合，其中很重要的是各种矩阵运算、统计数据和直方图库文件；这些库文件是对原始影像进行任何处理的关键，其他的库文件能接近应用，用来完成特定高层次任务目标检测或运动矢量识别库文件；

步骤11)传感器应用程序组件设计：传感器应用程序是视频传感器模块的主要传感组件；它从主机接收适当的指令，并负责主机要求的必要传感操作；事实上传感应用程序使得节点成为智能传感器，使得节点能够自主、精确地采集跟应用相关的多媒体物理量；

步骤12)外围接口以及可扩展性设计：视频传感器模块在设计过程中，预留了充分的接口，包括JTAG编程和调试接口、复杂可编程逻辑器件编程接口、复杂可编程逻辑器件调试接口、存储器/总线诊断接口、51针UbiCell连接接口以及超过40个主控模块输入输出接口，以便今后的调试、扩展和后续产品的延续开发；

步骤13)系统可靠性设计：该装置的系统可靠性设计主要包括了抗干扰设计和容错设计：软件抗干扰设计是硬件抗干扰设计的辅助方法，采用抑制迭加在信号通路上噪声的数字滤波和减少冗余指令的方法，采用精简指令系统；当硬件出故障时，软件能迅速感知并采取相应补救措施，对一些特殊数据，可采用密文形式发送。

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