CN202998332U - 一种基于以太网的嵌入式视频传输模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种基于以太网的嵌入式视频传输模块，由主控制模块及其外围电路、以太网通信模块、视频数据采集模块、电源模块构成，主控制模块由ARM处理器芯片、12MHz晶体、32.768KHz晶体、复位电路及外围电路构成，以太网通讯模块由网络变压器、集成PHY层的网络芯片和RJ45网络接口构成，通过网络变压器实现网络信号与片上通讯信号的隔离；视频数据采集模块由USB设备接口和外接摄像头构成，将工业现场的视频信号转换为工业以太网信号，构成工业以太网的基本部件，进行在线视频显示，便于实现远端用户通过上位机对现场系统运行情况进行访问与监测。

Description

一种基于以太网的嵌入式视频传输模块

技术领域

本实用新型涉及视频传输模块，特别涉及一种基于以太网的嵌入式视频传输模块。 

背景技术

       视频监控以其直观可靠、经济实用的特点被越来越多的人推崇。工控领域的视频可以帮助控制操作、维护、修理、培训以及工厂作业，用以减少停工时间，采用带有视频带宽的以太网是实现工控领域视频监控的关键工具。 

       如果将基于环境的视频监控信息接入互联网，可以把分散的信息集中起来，实时显示及存储，为监控人员提供实时、直观的视觉画面，从而便于统一管理。 

       视频监控已不仅仅局限于安全防范，而是成为一种对各行各业行之有效的监督手段，它以直观、方便、信息内容丰富的特点被广泛应用在许多领域，比如教育、政府、医院、酒店、城市治安等，广泛地应用于工农业、交通、电力等的实时监控。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，为了方便工业现场监控，方便对监控现场的监管和维护，提供一种基于以太网的嵌入式视频传输模块，实现将现场的视频信号转换为工业以太网信号，传输给服务器，进而进行上位监控。 

本实用新型采用的技术方案为：一种基于以太网的嵌入式视频传输模块，包括主控制模块及其外围电路、以太网通信模块、视频数据采集模块、电源模块，其特征是：主控制模块由ARM处理器芯片、12MHz晶体、32.768KHz晶体、复位电路、标准JTAG电路构成； 

以太网通讯模块由网络变压器、集成PHY层的网络芯片和RJ45网络接口构成，以太网通讯模块通过MII接口与ARM处理器芯片相连，网络变压器分别与网络芯片、RJ45网络接口连接，视频数据采集模块由USB接口和外接摄像头构成，视频数据采集模块与ARM处理器芯片通过USB接口相连；电源模块为以太网通讯模块和ARM处理器芯片提供电源；

     所述的主控制模块中的ARM处理器芯片为NXP公司的LPC1768微处理器：主电路模块的工作电压为3.3V；标准JTAG电路与ARM处理器芯片相连，用于电路的在线调试；

    所述以太网通讯模块中的网络芯片为DP83848I；网络变压器为HR911105A，网络变压器HR911105A分别与网络芯片DP83848I、RJ45网络接口连接；主电路模块电源通过RJ45网线从工业交换机的RJ45网络接口4、5脚获取+24V电源，从7、8脚获取GND；

    所述的视频数据采集模块采用USB接口与ARM处理器的USB外设相连， ARM处理器和USB接口之间连接USB过流保护芯片LM3268M-L；

    所述电源模块采用总线24V供电，利用EUP3410芯片将总线的24V电源转换为5V，再利用SG2001-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V固定电压，为ARM处理器芯片及网络芯片供电。

本实用新型的有益效果是：将工业现场的视频信号转换为工业以太网信号，构成工业以太网的基本部件，便于实现远端用户通过上位机对现场系统运行情况进行访问与监测。 

附图说明

       图1是本实用新型的电路结构框图； 

       图2是本实用新型的ARM处理器芯片电路；

       图3是本实用新型的集成PHY层的网络芯片及其外围电路；

       图4是本实用新型的USB接口电路；

       图5是本实用新型的电源电路；

       图6是本实用新型的软件流程图。

具体实施方式

    为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型： 

    如图1至5所示，基于以太网的嵌入式视频传输模块，包括具有以太网MAC层和USB接口的ARM处理器芯片LPC1768、复位电路、标准JTAG电路、集成PHY层的网络芯片及其外围电路、USB接口电路、电源电路。

    主控制模块的工作电压是3.3V，ARM处理器芯片VDDIO端输入电压为3.3V；复位按键与ARM处理器芯片的复位接口相连；标准JTAG电路通过连接ARM处理器芯片LPC1768实现仿真调试和程序下载；集成PHY层的网络芯片为DP83848I，其外接晶振为50MHz；ARM处理器芯片CPU与网络芯片DP83848I通过接口实现通信；网络变压器HR911105A分别与集成PHY层的网络芯片DP83848I、RJ45网络接口连接；ARM处理器芯片与USB过流保护芯片LM3268M-L相连，为USB接口提供供电保护；ARM处理器芯片连接USB接口，接口连接摄像头，采集现场图像；电路由总线供电，利用EUP3410和SG2001-3.3V芯片将电压进行转换，为主控制模块、以太网通讯模块和视频数据采集模块供电。 

       如图2所示，为ARM处理器芯片电路，采用NXP公司的LPC1768微处理器，这是一款集成有以太网MAC层和USB接口的ARM芯片。整个芯片的工作电压是3.3V。CPU的晶振采用12MHz，RTL时钟采用32.768KHz。仿真调试部分采用标准的JTAG电路，可以调试及下载程序。复位按键电路通过按键的电平操作，对ARM处理器、集成PHY层的网络芯片和JTAG电路复位。 

    如图3所示，为视频采集信号的网络发送部分，其中DP83848I为集成PHY层的网络芯片，其外接晶振为50MHz，其通过接口与LPC1768连接。HR911105A为网络变压器，其分别与RJ45网络接口和HR911105A连接。RJ45的网络接口的4、5脚通过工业交换机得到24V电源，7、8脚也与工业交换机相连得到GND，实现总线供电。 

如图4所示，为USB接口电路，ARM处理器芯片的USB使能信号和过流状态信号连接USB过流保护芯片LM3268M-L的对应引脚，ARM处理器芯片采集USB的供电状态，ARM处理器的USB数据信号与USB数据接口相连。 

如图5所示，为电源电路，由于采用总线24V供电，所以需要EUP3410芯片，将总线的24V电源转换为5V，再利用SG2001-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V固定电压，为ARM处理器芯片及网络芯片供电。 

    如图6所示，为该模块的软件流程，系统实时采集现场视频信号，整个软件系统移植有嵌入式操作系统uC/OS-II和Lwip协议栈，添加以太网卡驱动和USB驱动，为方便以太网数据传送，将采集的视频数据进行压缩，并添加以太网帧头，进行网络数据发送。 

在该模块上电后，程序首先进行整个硬件系统的初始化，使能 ARM和网络芯片，设置时钟和外围控制器，然后初始化嵌入式操作系统uC/OS-II和Lwip协议栈，等待芯片就绪后，启动操作系统的用户任务。利用嵌入式操作系统uC/OS-II进行多任务操作，任务1采集视频数据，进行数据缓冲区的申请，将视频数据存储于指定缓冲区；任务2对任务1中保存的数据帧进行数据压缩；任务3对压缩向视频数据添加以太网帧头，并进行网络数据发送。 

    根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。 

Claims (1)

1.一种基于以太网的嵌入式视频传输模块，包括主控制模块及其外围电路、以太网通信模块、视频数据采集模块、电源模块，其特征是：主控制模块由ARM处理器芯片、12MHz晶体、32.768KHz晶体、复位电路、标准JTAG电路构成；

以太网通讯模块由网络变压器、集成PHY层的网络芯片和RJ45网络接口构成，以太网通讯模块通过MII接口与ARM处理器芯片相连，网络变压器分别与网络芯片、RJ45网络接口连接，视频数据采集模块由USB接口和外接摄像头构成，视频数据采集模块与ARM处理器芯片通过USB接口相连；电源模块为以太网通讯模块和ARM处理器芯片提供电源；

     所述的主控制模块中的ARM处理器芯片为NXP公司的LPC1768微处理器：主电路模块的工作电压为3.3V；标准JTAG电路与ARM处理器芯片相连，用于电路的在线调试；

    所述以太网通讯模块中的网络芯片为DP83848I；网络变压器为HR911105A，网络变压器HR911105A分别与网络芯片DP83848I、RJ45网络接口连接；主电路模块电源通过RJ45网线从工业交换机的RJ45网络接口4、5脚获取+24V电源，从7、8脚获取GND；

    所述的视频数据采集模块采用USB接口与ARM处理器的USB外设相连， ARM处理器和USB接口之间连接USB过流保护芯片LM3268M-L；

    所述电源模块采用总线24V供电，利用EUP3410芯片将总线的24V电源转换为5V，再利用SG2001-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V固定电压，为ARM处理器芯片及网络芯片供电。

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