專利名稱：基于can總線的多媒體智能傳感器網絡系統及方法
技術領域：
本發明涉及多媒體智能傳感器網絡系統，特別涉及一種基于CAN總線的多媒體智能傳感器網絡系統及方法。
背景技術：
網絡技術的發展使得遠程監控和數據采集得到了普及。而智能傳感器通常以微處理器為核心，通過傳感器能夠實現對輸入信號進行檢測，根據輸入信號數值并進行判斷和制定決策；通過軟件控制設置和實現不同的功能；并通過標準輸入輸出接口與上位機進行信息交換。智能傳感器網絡使傳感器由單一功能和單一檢測發展為多功能和多點檢測；從被動檢測發展為主動進行信息處理；從就地測量發展為遠程實時在線測控。網絡化使得傳感器可以就近接入網絡，傳感器與測控設備間再無需點對點連接，大大簡化了連接線路，易于系統的維護和擴充。如今的智能傳感器大多以采集文本格式數據為主，如溫度、濕度、光照強度、電磁輻射強度、煙霧濃度等等。隨著多媒體技術的迅猛發展，視頻監控技術在工農業、電力、交通、安防等領域的應用越來越廣泛。嵌入式集成音視頻監控系統具有很大的發展潛力，以嵌入式處理器為中心，對獲取的音視頻進行有效編碼和傳輸。結合音視頻采集和其它傳感器數據采集為一體的智能傳感器，更能有效反映出現場環境的真實情況。目前，對多媒體數據的傳輸主要以以太網為傳輸方式。但是用以太網建立較多節點的傳感器網絡，以太網的CSMA /CD協議無法保證數據傳輸的實時性要求，其采用超時重發機制，單點的故障容易擴散，造成整個傳感器網絡系統的癱瘓，對某些惡劣的工業環境的適應能力較差。并且，針對一些傳感器節點分布范圍較廣較分散的場景，布設以太網所需成本較高，節點接入網絡不方便。而針對一些無需連續地頻繁地采集視頻數據并進行大量數據傳輸的場合，以太網的網速優勢并不能完全發揮出來。

發明內容
本發明的目的是克服已有技術的不足，提出基于CAN總線的多媒體智能傳感器網絡系統及方法。基于CAN總線的多媒體智能傳感器網絡系統是多個上位機通過以太網適配卡與多媒體傳感器網絡監控中心服務器用以太網的方式相連接，每個上位機分別通過CAN總線適配卡以CAN總線的方式與CAN總線多媒體傳感器子網絡相連接，每個CAN總線多媒體傳感器子網絡由多個多媒體智能傳感器節點通過節點上的網絡接口模塊以CAN總線方式連接；所述的多媒體智能傳感器節點由電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和網絡接口模塊構成；數據采集模塊電路由溫度濕度傳感器芯片、外置模擬攝像頭、PAL模擬信號視頻解碼器、麥克風、差分電路構成，攝像頭模擬視頻信號輸出與視頻解碼器相接，麥克風信號輸出與差分電路相接，數據處理模塊電路以數字多媒體SoC處理器、DDR存儲器和NAND Flash 存儲器構成，數字多媒體SoC處理器通過DDR接口與DDR存儲器相接，通過AEMIF接口與NAND Flash存儲器相接，網絡接口模塊電路由CAN總線控制器與帶電源和信號隔離的CAN 總線收發驅動器構成，CAN總線控制器的數據收發數據線與CAN總線收發驅動器相連，CAN 總線收發驅動器的CAN信號線與CAN總線相連，嵌入式數字媒體SoC處理器通過I2C接口和Video Port接口與視頻解碼器相接，通過MIC Port接口與差分電路相連，通過GPIO通用輸入輸出口與溫度濕度傳感器相連，通過SPI接口與CAN總線控制器相連，電源模塊為其它模塊的各個部分提供電源，攝像頭的模擬視頻信號輸入到視頻解碼器，視頻解碼器將視頻信號進行數模轉換并將數字視頻信號傳送到SoC處理器的Video Port接口，SoC處理器通過I2C總線控制視頻解碼器，麥克風采集的音頻信號經過差分電路輸入到SoC處理器的 MIC Port接口，SoC處理器通過GPIO以溫度濕度傳感器的讀寫時序讀取溫濕度數據，通過 SPI接口與CAN總線控制器之間進行數據的發送和接收，每個智能傳感器節點都具有現場音視頻和溫濕度進行采集、處理和分析的功能。基于CAN總線的多媒體智能傳感方法的步驟如下
1)多媒體智能傳感器網絡節點設定獨有的CANID地址，上位機按照數據通信協議通過節點的獨有CAN ID地址訪問節點，對節點發送執行各種功能的命令，并依據ID地址接收各節點發送的現場數據；
2)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送命令進行查詢和設置多媒體智能傳感器節點的各種狀態參數和功能參數，即節點ID地址、系統時鐘、圖象采集分辨率、音視頻參數、CAN通信速率、視頻OSD、報警情況；
3)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送溫濕度采集相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集現場即時溫度和濕度，對溫濕度數據進行智能分析和產生報警信號，處理后的數據和結果通過CAN總線按照數據通信協議上傳到上位機；
4)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送圖像拍攝相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集即時單幀圖像進行壓縮編碼，按單幀圖像采集上傳流程上傳圖像至上位機；
5)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送音視頻錄像相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集圖像序列、聲音進行壓縮編碼，并保存在節點本地存儲器內，智能傳感器節點按音視頻采集上傳流程傳送數據至上位機；
6)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送即時圖像序列采集相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集即時圖像序列進行壓縮編碼，并立即按即時圖像傳輸流程流程上傳圖像至上位機；
7)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送視頻智能分析相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集圖像序列進行智能分析和產生報警信號，處理后的數據和結果通過CAN總線按照數據通信協議上傳到上位機。所述的數據通信協議為
每次通信一固定格式的數據幀為單位，數據幀格式如下
數據幀以I字節的幀頭開始，以0x80表示；幀頭后面為4字節的命令控制頭；命令控制頭后面為N字節的數據部分，N為本幀的有效數據的字節數，不超過1023字節；數據部分后面為I字節的校驗字節，校驗字節是由控制命令頭和數據部分的所有字節之和的最低字節；校驗字節后面是巾貞尾，以OxEF表示。
4字節命令控制頭的格式從最高位MSB到最低位LSB如下
最高位Ibit為傳送方向，0指數據幀從上位機發送至節點，I指數據幀從節點發送至上位機；傳送方向后為IObit的節點ID地址，ID地址每個節點的獨有地址，0x3FF是廣播地址；節點ID地址后為7bit命令碼,作為命令的唯一功能標識；命令碼后為4bit標志位,作為應答數據幀的標志，如果該字段非0x00，則表明最近收到的命令無法處理或出錯，命令發起方收到對方應答標志非0x00的應答后，對數據幀的“數據部分”不解析、不處理；標志位后為IObit的數據幀數據長度，標識數據幀中的數據部分的實際長度，最大為1023。所述的步驟4)為
(1)PC上位機發送啟動圖像拍攝的命令數據幀給某一智能傳感器節點；節點收到命令數據幀后，啟動圖像采集功能線程并對圖像壓縮編碼，完成后對PC上位機返回說明圖像數據大小的數據幀；
(2 )PC上位機收到返回的數據幀后，發送分包讀取圖像數據的命令數據幀,數據幀中表明要讀取第幾包數據，節點收到后根據包序號返回裝載圖像分包數據的數據幀；
(3)重復步驟(2)，直到最后一包數據傳送完畢；
(4)PC上位機發送表示確認數據讀取完成數據幀，節點再返回一個確認的數據幀。整個圖像拍攝過程完成。所述的步驟5)為
(I )PC上位機發送開始錄制音視頻的命令數據幀開啟某一智能傳感器節點音視頻錄制功能；智能傳感器節點收到后，啟動音視頻錄制功能線程，并返回響應數據幀表明開啟成功與否。線程對圖像序列和聲音進行壓縮編碼，并將數據保存于節點存儲器上；
(2)當節點收到停止錄制音視頻的命令數據幀后，結束音視頻錄制功能線程，返回響應數據幀表明節點成功停止錄制與否；
(3)PC上位機收到響應數據幀后，發送分包讀取錄像數據的命令數據幀，數據幀中表明要讀取第幾包數據，節點收到后根據包序號返回裝載錄像分包數據的數據幀；
(4)重復步驟(3)，直到最后一包數據傳送完畢；
(5)PC上位機發送表示確認數據讀取完成數據幀，節點再返回一個確認的數據幀。整個音視頻錄制過程完成。所述的步驟6)為
(1)PC上位機發送啟動即時圖像傳輸的命令數據幀開啟某一智能節點的即時圖像傳輸功能；智能傳感器節點收到后，啟動即時圖像傳輸功能線程，并返回響應數據幀表明成功開啟與否。線程對圖像序列進行壓縮編碼；
(2)PC上位機收到響應數據幀，立即開始接收實時圖像碼流，不作任何確認；
(3)節點對每幀圖像編碼后，將編碼數據分包放入數據幀中，數據幀中標識此包數據是本圖像第幾包數據，并向PC上位機發送發送；
(4)PC上位機在需要關閉即時圖像傳輸時發送停止即時圖像傳輸的命令數據幀；節點收到命令數據幀后，結束即時圖像傳輸功能線程，返回響應命令數據幀。本發明與現有技術相比具有的有益效果
I、智能傳感器能直接執行多種傳感、采集、控制、報警和計算功能。2、采用CAN總線通信控制方式，在硬件上減少走線，軟件上利用其完整的通信協議規約，加強了系統的實時性、提高了系統的高可靠性與安全性，降低了系統的成本。3、采用群對點的布設方式，使得網絡系統布線方便簡單、安全可靠，最主要的是大大節省了布設成本。4、網絡功能易擴展，其它功能的帶CAN接口類型的智能傳感器可方便接入網絡， 使得網絡系統功能更為全面。5、適用于節點分布廣而分散的分布式數據采集和監控的場景，特別是針對于在以太網建網不方便而且無需頻繁訪問節點的場合下，使用本發明的方法能做到低成本、低功耗、小型化、聞效化。


圖I為本發明的CAN總線多媒體智能傳感器網絡拓撲結構示意圖2為本發明的多媒體智能傳感器節點的硬件設計示意圖3為本發明的應用程序主線程流程圖。
具體實施例方式基于CAN總線的多媒體智能傳感器網絡系統是多個上位機通過以太網適配卡與多媒體傳感器網絡監控中心服務器用以太網的方式相連接，每個上位機分別通過CAN總線適配卡以CAN總線的方式與CAN總線多媒體傳感器子網絡相連接，每個CAN總線多媒體傳感器子網絡由多個多媒體智能傳感器節點通過節點上的網絡接口模塊以CAN總線方式連接；所述的多媒體智能傳感器節點由電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和網絡接口模塊構成；數據采集模塊電路由溫度濕度傳感器芯片、外置模擬攝像頭、PAL模擬信號視頻解碼器、麥克風、差分電路構成，攝像頭模擬視頻信號輸出與視頻解碼器相接，麥克風信號輸出與差分電路相接，數據處理模塊電路以數字多媒體SoC處理器、DDR存儲器和NAND Flash 存儲器構成，數字多媒體SoC處理器通過DDR接口與DDR存儲器相接，通過AEMIF接口與 NAND Flash存儲器相接，網絡接口模塊電路由CAN總線控制器與帶電源和信號隔離的CAN 總線收發驅動器構成，CAN總線控制器的數據收發數據線與CAN總線收發驅動器相連，CAN 總線收發驅動器的CAN信號線與CAN總線相連，嵌入式數字媒體SoC處理器通過I2C接口和Video Port接口與視頻解碼器相接，通過MIC Port接口與差分電路相連，通過GPIO通用輸入輸出口與溫度濕度傳感器相連，通過SPI接口與CAN總線控制器相連，電源模塊為其它模塊的各個部分提供電源，攝像頭的模擬視頻信號輸入到視頻解碼器，視頻解碼器將視頻信號進行數模轉換并將數字視頻信號傳送到SoC處理器的Video Port接口，SoC處理器通過I2C總線控制視頻解碼器，麥克風采集的音頻信號經過差分電路輸入到SoC處理器的 MIC Port接口，SoC處理器通過GPIO以溫度濕度傳感器的讀寫時序讀取溫濕度數據，通過 SPI接口與CAN總線控制器之間進行數據的發送和接收，每個智能傳感器節點都具有現場音視頻和溫濕度進行采集、處理和分析的功能。基于CAN總線的多媒體智能傳感方法的步驟如下
I)多媒體智能傳感器網絡節點設定獨有的CAN ID地址，上位機按照數據通信協議通過節點的獨有CAN ID地址訪問節點，對節點發送執行各種功能的命令，并依據ID地址接收各節點發送的現場數據；2)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送命令進行查詢和設置多媒體智能傳感器節點的各種狀態參數和功能參數，即節點ID地址、系統時鐘、圖象采集分辨率、音視頻參數、CAN通信速率、視頻OSD、報警情況；
3)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送溫濕度采集相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集現場即時溫度和濕度，對溫濕度數據進行智能分析和產生報警信號，處理后的數據和結果通過CAN總線按照數據通信協議上傳到上位機；
4)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送圖像拍攝相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集即時單幀圖像進行壓縮編碼，按單幀圖像采集上傳流程上傳圖像至上位機；
5)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送音視頻錄像相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集圖像序列、聲音進行壓縮編碼，并保存在節點本地存儲器內，智能傳感器節點按音視頻采集上傳流程傳送數據至上位機；
6)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送即時圖像序列采集相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集即時圖像序列進行壓縮編碼，并立即按即時圖像傳輸流程流程上傳圖像至上位機；
7)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送視頻智能分析相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集圖像序列進行智能分析和產生報警信號，處理后的數據和結果通過CAN總線按照數據通信協議上傳到上位機，即。所述的數據通信協議為
每次通信一固定格式的數據幀為單位，數據幀格式如下描述
數據幀以I字節的幀頭開始，以0x80表示；幀頭后面為4字節的命令控制頭；命令控制頭后面為N字節的數據部分，N為本幀的有效數據的字節數，不超過1023字節；數據部分后面為I字節的校驗字節，校驗字節是由控制命令頭和數據部分的所有字節之和的最低字節；校驗字節后面是巾貞尾，以OxEF表示。4字節命令控制頭的格式從最高位MSB到最低位LSB如下描述
最高位Ibit為傳送方向，0指數據幀從上位機發送至節點，I指數據幀從節點發送至上位機；傳送方向后為IObit的節點ID地址，ID地址每個節點的獨有地址，0x3FF是廣播地址；節點ID地址后為7bit命令碼,作為命令的唯一功能標識；命令碼后為4bit標志位,作為應答數據幀的標志，如果該字段非0x00，則表明最近收到的命令無法處理或出錯，命令發起方收到對方應答標志非0x00的應答后，對數據幀的“數據部分”不解析、不處理；標志位后為IObit的數據幀數據長度，標識數據幀中的數據部分的實際長度，最大為1023。所述的步驟4)為
(1)PC上位機發送啟動圖像拍攝的命令數據幀給某一智能傳感器節點；節點收到命令數據幀后，啟動圖像采集功能線程并對圖像壓縮編碼，完成后對PC上位機返回說明圖像數據大小的數據幀；
(2)PC上位機收到返回的數據幀后，發送分包讀取圖像數據的命令數據幀，數據幀中表明要讀取第幾包數據，節點收到后根據包序號返回裝載圖像分包數據的數據幀；
(3)重復步驟(2)，直到最后一包數據傳送完畢；
(4)PC上位機發送表示確認數據讀取完成數據幀，節點再返回一個確認的數據幀。整個圖像拍攝過程完成。所述的在于所述的步驟5)為
(I )PC上位機發送開始錄制音視頻的命令數據幀開啟某一智能傳感器節點音視頻錄制功能；智能傳感器節點收到后，啟動音視頻錄制功能線程，并返回響應數據幀表明開啟成功與否。線程對圖像序列和聲音進行壓縮編碼，并將數據保存于節點存儲器上；
(2)當節點收到停止錄制音視頻的命令數據幀后，結束音視頻錄制功能線程，返回響應數據幀表明節點成功停止錄制與否；
(3)PC上位機收到響應數據幀后，發送分包讀取錄像數據的命令數據幀，數據幀中表明要讀取第幾包數據，節點收到后根據包序號返回裝載錄像分包數據的數據幀；
(4)重復步驟(3)，直到最后一包數據傳送完畢；
(5)PC上位機發送表示確認數據讀取完成數據幀，節點再返回一個確認的數據幀。整個音視頻錄制過程完成。所述的步驟6)為
(1)PC上位機發送啟動即時圖像傳輸的命令數據幀開啟某一智能節點的即時圖像傳輸功能；智能傳感器節點收到后，啟動即時圖像傳輸功能線程，并返回響應數據幀表明成功開啟與否。線程對圖像序列進行壓縮編碼；
(2)PC上位機收到響應數據幀，立即開始接收實時圖像碼流，不作任何確認；
(3)節點對每幀圖像編碼后，將編碼數據分包放入數據幀中，數據幀中標識此包數據是本圖像第幾包數據，并向PC上位機發送發送；
(4)PC上位機在需要關閉即時圖像傳輸時發送停止即時圖像傳輸的命令數據幀；節點收到命令數據幀后，結束即時圖像傳輸功能線程，返回響應命令數據幀。
實施例本發明采用以嵌入式微處理器為核心對音視頻和溫濕度進行采集、處理和分析的多媒體智能傳感器來組建傳感器網絡的系統，以基于數字多媒體SoC微處理器和CAN總線控制器為核心構成智傳感器節點電路，并且CAN總線網絡系統中現場數據的采集和分析由智能傳感器完成。圖I為CAN總線多媒體智能傳感器網絡拓撲結構示意圖，主要由監控中心服務器、PC上位機和各節點組成，PC上位機和其子網絡上的節點皆用CAN總線相連，各個PC上位機則以太網方式與監控中心的服務器組成整個多媒體智能傳感器網絡。單個節點由電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和網絡接口模塊構成，通過網絡接口模塊上的 CAN控制和CAN收發器接入CAN總線。監控中心服務器和各PC上位機通過以太網進行數據交互。各PC上位機通過節點ID地址訪問其子網絡上的節點，對節點發送執行各種功能的命令，并接收各節點發送的現場數據。各節點的嵌入式微處理器執行主機發送的各項命令， 采集現場的音視頻和溫濕度數據并做出分析，并將處理結果返回PC上位機。CAN多媒體智能傳感器節點是整個網絡系統中分布于現場的一個子系統，圖2是多媒體智能傳感器節點的硬件設計示意圖。嵌入式微處理器與DDR、NAND Flash組成節點的數據處理模塊，負責節點子系統的信號處理、存儲管理及對外圍各種設備的控制。嵌入式微處理器使用基于達芬奇技術的數字媒體SoC的ARM處理器。
數據采集模塊的溫濕度采集部分用溫度濕度傳感器芯片(可以采用 SHT10)實現，溫度濕度傳感器采用二線串行接口與嵌入式微處理器的通用IO 口相接，通信時序較為簡單，通過對IO的讀寫操作模擬通信時序，從而讀取實時的溫度和濕度信息。視頻采集部分由提供PAL制視頻輸出的攝像頭以及模擬PAL信號視頻解碼器組成。視頻解碼器將PAL制模擬信號轉換成BT656標準的4:2:2 YCrCr數字視頻信號，嵌入式微處理器 (ARM處理器)通過I2C接口控制視頻解碼器，并通過8位數字視頻口讀取視頻解碼器輸出的數據。音頻采集部分通過差分接入電路，將外置麥克風的電信號輸入到嵌入式微處理器的MIC接口。網絡接口模塊由CAN總線控制器(可以采用MPC2510)和收發驅動器(可以采用CTM1040T)構成。CAN收發器與其它模塊電路之間需要采用DC/DC電源隔離和數字信號光耦隔離。本發明中，CAN總線控制器通過SPI接口與ARM處理器進行數據傳輸，通過二線制數據收發接口直連CAN收發驅動器。CAN總線收發器采用的CTM1040T內部自帶DC/DC 電源隔離和信號光電隔離的電路，可以簡化CAN總線驅動電路設計，其通過CAN信號線直接接入CAN總線網絡。電源模塊負責為整個子系統提供穩定的電源，考慮到消除數字電源與模擬電源之間的干擾，本發明采用不同芯片分別產生數字和模擬部分所需的電源。電源模塊對外置攝像頭提供的電源，可由數據處理模塊中的嵌入式微處理器通過電源跟隨器來控制其電源輸出。本發明中，多媒體智能傳感器與上位機之間的數據交互按照以下表I的數據幀進行，即所發送的命令和數據按照下表所列的格式組成數據幀，當節點接收到完整的一幀數據幀后，對數據幀中的命令控制頭和數據部分進行解析，并依據解析出的命令和數據執行下一步操作。表I
權利要求
1.一種基于CAN總線的多媒體智能傳感器網絡系統，其特征在于多個上位機通過以太網適配卡與多媒體傳感器網絡監控中心服務器用以太網的方式相連接，每個上位機分別通過CAN總線適配卡以CAN總線的方式與CAN總線多媒體傳感器子網絡相連接，每個CAN總線多媒體傳感器子網絡由多個多媒體智能傳感器節點通過節點上的網絡接口模塊以CAN 總線方式連接；所述的多媒體智能傳感器節點由電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和網絡接口模塊構成；數據采集模塊電路由溫度濕度傳感器芯片、外置模擬攝像頭、PAL模擬信號視頻解碼器、麥克風、差分電路構成，攝像頭模擬視頻信號輸出與視頻解碼器相接，麥克風信號輸出與差分電路相接，數據處理模塊電路以數字多媒體SoC處理器、DDR存儲器和NAND Flash存儲器構成，數字多媒體SoC處理器通過DDR接口與DDR存儲器相接，通過 AEMIF接口與NAND Flash存儲器相接，網絡接口模塊電路由CAN總線控制器與帶電源和信號隔離的CAN總線收發驅動器構成，CAN總線控制器的數據收發數據線與CAN總線收發驅動器相連，CAN總線收發驅動器的CAN信號線與CAN總線相連，嵌入式數字媒體SoC處理器通過I2C接口和Video Port接口與視頻解碼器相接，通過MIC Port接口與差分電路相連， 通過GPIO通用輸入輸出口與溫度濕度傳感器相連，通過SPI接口與CAN總線控制器相連， 電源模塊為其它模塊的各個部分提供電源，攝像頭的模擬視頻信號輸入到視頻解碼器，視頻解碼器將視頻信號進行數模轉換并將數字視頻信號傳送到SoC處理器的Video Port接口，SoC處理器通過I2C總線控制視頻解碼器，麥克風采集的音頻信號經過差分電路輸入到 SoC處理器的MIC Port接口，SoC處理器通過GPIO以溫度濕度傳感器的讀寫時序讀取溫濕度數據，通過SPI接口與CAN總線控制器之間進行數據的發送和接收，每個智能傳感器節點都具有現場音視頻和溫濕度進行采集、處理和分析的功能。
2.一種使用如權利要求I所述系統的基于CAN總線的多媒體智能傳感方法，其特征在于它的步驟如下1)多媒體智能傳感器網絡節點設定獨有的CANID地址，上位機按照數據通信協議通過節點的獨有CAN ID地址訪問節點，對節點發送執行各種功能的命令，并依據ID地址接收各節點發送的現場數據；2)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送命令進行查詢和設置多媒體智能傳感器節點的各種狀態參數和功能參數，即節點ID地址、系統時鐘、圖象采集分辨率、音視頻參數、CAN通信速率、視頻OSD、報警情況；3)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送溫濕度采集相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集現場即時溫度和濕度，對溫濕度數據進行智能分析和產生報警信號，處理后的數據和結果通過CAN總線按照數據通信協議上傳到上位機；4)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送圖像拍攝相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集即時單幀圖像進行壓縮編碼，按單幀圖像采集上傳流程上傳圖像至上位機；5)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送音視頻錄像相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集圖像序列、聲音進行壓縮編碼，并保存在節點本地存儲器內，智能傳感器節點按音視頻采集上傳流程傳送數據至上位機；6)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送即時圖像序列采集相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集即時圖像序列進行壓縮編碼，并立即按即時圖像傳輸流程流程上傳圖像至上位機；7)上位機按照數據通信協議通過CAN總線發送視頻智能分析相關命令，多媒體智能傳感器節點依據接收到的命令，采集圖像序列進行智能分析和產生報警信號，處理后的數據和結果通過CAN總線按照數據通信協議上傳到上位機。
3.如權利要求2所述的一種基于CAN總線的多媒體智能傳感方法，其特征在于所述的數據通信協議為每次通信一固定格式的數據幀為單位，數據幀格式如下數據幀以I字節的幀頭開始，以0x80表示；幀頭后面為4字節的命令控制頭；命令控制頭后面為N字節的數據部分，N為本幀的有效數據的字節數，不超過1023字節；數據部分后面為I字節的校驗字節，校驗字節是由控制命令頭和數據部分的所有字節之和的最低字節；校驗字節后面是巾貞尾，以OxEF表示；4字節命令控制頭的格式從最高位MSB到最低位LSB如下最高位Ibit為傳送方向，0指數據幀從上位機發送至節點，I指數據幀從節點發送至上位機；傳送方向后為IObit的節點ID地址，ID地址每個節點的獨有地址，0x3FF是廣播地址；節點ID地址后為7bit命令碼,作為命令的唯一功能標識；命令碼后為4bit標志位,作為應答數據幀的標志，如果該字段非0x00，則表明最近收到的命令無法處理或出錯，命令發起方收到對方應答標志非0x00的應答后，對數據幀的“數據部分”不解析、不處理；標志位后為IObit的數據幀數據長度，標識數據幀中的數據部分的實際長度，最大為1023。
4.如權利要求2所述的一種基于CAN總線的多媒體智能傳感方法，其特征在于所述的步驟4)為(1)PC上位機發送啟動圖像拍攝的命令數據幀給某一智能傳感器節點；節點收到命令數據幀后，啟動圖像采集功能線程并對圖像壓縮編碼，完成后對PC上位機返回說明圖像數據大小的數據幀；(2 )PC上位機收到返回的數據幀后，發送分包讀取圖像數據的命令數據幀,數據幀中表明要讀取第幾包數據，節點收到后根據包序號返回裝載圖像分包數據的數據幀；(3)重復步驟(2)，直到最后一包數據傳送完畢；(4)PC上位機發送表示確認數據讀取完成數據幀，節點再返回一個確認的數據幀；整個圖像拍攝過程完成。
5.如權利要求2所述的一種基于CAN總線的多媒體智能傳感方法，其特征在于所述的在于所述的步驟5)為(I )PC上位機發送開始錄制音視頻的命令數據幀開啟某一智能傳感器節點音視頻錄制功能；智能傳感器節點收到后，啟動音視頻錄制功能線程，并返回響應數據幀表明開啟成功與否，線程對圖像序列和聲音進行壓縮編碼，并將數據保存于節點存儲器上；(2)當節點收到停止錄制音視頻的命令數據幀后，結束音視頻錄制功能線程，返回響應數據幀表明節點成功停止錄制與否；(3)PC上位機收到響應數據幀后，發送分包讀取錄像數據的命令數據幀，數據幀中表明要讀取第幾包數據，節點收到后根據包序號返回裝載錄像分包數據的數據幀；(4)重復步驟(3)，直到最后一包數據傳送完畢；(5)PC上位機發送表示確認數據讀取完成數據幀，節點再返回一個確認的數據幀；整個音視頻錄制過程完成。
6.如權利要求2所述的一種基于CAN總線的多媒體智能傳感方法，其特征在于所述的在于所述的步驟6)為(1)PC上位機發送啟動即時圖像傳輸的命令數據幀開啟某一智能節點的即時圖像傳輸功能；智能傳感器節點收到后，啟動即時圖像傳輸功能線程，并返回響應數據幀表明成功開啟與否，線程對圖像序列進行壓縮編碼；(2)PC上位機收到響應數據幀，立即開始接收實時圖像碼流，不作任何確認；(3)節點對每幀圖像編碼后，將編碼數據分包放入數據幀中，數據幀中標識此包數據是本圖像第幾包數據，并向PC上位機發送發送；(4)PC上位機在需要關閉即時圖像傳輸時發送停止即時圖像傳輸的命令數據幀；節點收到命令數據幀后，結束即時圖像傳輸功能線程，返回響應命令數據幀。
全文摘要
本發明涉及一種基于CAN總線的多媒體智能傳感器網絡系統及方法。網絡中的多媒體智能傳感器具有音視頻監控、溫濕度采集和數據智能分析的作用，利用CAN總線把智能傳感器網絡節點以及上位機連接為子網絡系統，并進一步用以太網方式將各個上位機與監控中心的服務器組網從而構成總體的智能網絡系統，能有效滿足節點分布廣而分散分布式采集和實時監控的需求。每個智能節點都由電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和網絡接口模塊組成，實現方法上按數據通信協議和相關流程實現狀態參數設置和查詢、溫濕度監控、音視頻采集編碼傳輸、視頻智能分析的功能。以低成本、低功耗、小型化、高效化的智能節點構建一個功能全而成本低廉的多媒體智能傳感器網絡。
文檔編號H04L12/40GK102546338SQ201210008860
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者于慧敏, 楊輝 申請人:浙江大學