1. DD-WRT简介
DD-WRT是一款深受用户喜爱的开源无线路由软件,它基于linux操作系统,遵循GPLV2许可证。这款软件起源于2003年,自那时起,它以其丰富的功能特性在路由器软件市场中独树一帜。与常规路由器软件不同,DD-WRT具备了如XLink Kai游戏协议的支持,这使得游戏体验更为流畅。它还引入了基于守护进程的服务,为用户提供更加稳定的服务环境。
DD-WRT注重未来网络趋势,全面支持IPv6,让您的网络连接更加现代化。它还具备无线分散式系统功能,无论是作为无线网桥还是无线中继,都能轻松扩展网络覆盖范围。RADIUS功能使得接入控制更为便捷,而先进的服务质量控制则确保了网络资源的合理分配,提升用户体验。
对于那些寻求性能提升的用户,DD-WRT提供了无线输出功率控制,允许用户根据需要调整无线信号强度,同时,它还支持超频能力,帮助您挖掘设备的极限性能。值得一提的是,它还支持SD卡硬件配置,为用户提供了更多的存储和扩展选项,使得硬件配置更加灵活多样。
总的来说,DD-WRT凭借其强大的功能和灵活性,为用户打造了一个定制化、高效且可扩展的无线网络环境,是路由器软件中的一款优秀选择。
DD-WRT是一种可用于某些无线路由器的非商业的第三方固件。功能强大,但是又具有友好的Web管理/配置界面,可以提供很多“原版”路由器不支持的功能,如调整无线发射功率等。
2. 无线远程监控系统的实现方式
采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设,具有良好的控制能力,单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的,在嵌入式市场上占据了最大的份额。
基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高,运算量不大的远程监控系统。根据需要,单片机可以选用较为低端的4位机或8位机,如8051等,也可选用功能较强的专用芯片,如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的,对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别,编解码器可选用不同的芯生, 如CMX639(用于音频)或LD9320等,也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现,也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机,控制能力较低,系统简单,一般采用直接编写控制程序的方法。对于功能较强大,各设备间交互复杂的系统而言,大多数是利用操作系统来进行任务管理、设备交互,应用软件只是完成上层的数据处理等工作。 众所周知,DSP的数字处理方面能力较强,技术已经很成熟,能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站,可以完成高速率数据处理,保证系统实时性方面的要求。
这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大,实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是,DSP除了作控制器以外,还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的处理等)是否仍由DSP完成,须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重,则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单,或根本没有到上层协议栈,则这部分复杂的运算可由DSP完成。 显然,这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制,DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能,但由于系统中采用了两个处理器,其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作,才能充分发挥各自的优点;否则,由于两者间的协调而耗费了大量资源,整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。
有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范围,在原有基础上进行扩展,相互间容入了对方的特点,使同一芯片在数据处理和控制方面同时具有较好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC,使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上,推出的产品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU两个功能模块在同一芯片内实现,提高了系统的可靠性、降低了监测站的设计难度并节省印制板空间。这类芯片得到广大用户的青睐。基于MPU的设计实现方式
设计嵌入式产品的另一可选方案是采用基于微处理器的设计方式。与工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点;同时,在该领域技术成熟、产品类型多、选择空间大,满足各种性能需求的处理器比较容易获得。随着采用RISC体系的高性能MPU(比如采用ARM构架的处理器芯片等)的出现,MPU在嵌入式领域中的地位经久不衰;但是,由于在设计监测站时,电路板上必须包括ROM、RAM、Flash、总线接口和各种外设等器件,系统的可靠性将有所下降,技术保密性差,实现难度也较大。
实时操作系统选择和嵌入式实时软件开发
已有的实时操作系统(RTOS)种类繁多,软件结构各异,可适用于复杂程度不同的各种环境,包括循环查询系统、前后台系统、实时多任务系统和多处理机系统等。具体实例有VxWorks、pSOS、QNX、Palm OS、Windows CE、lynx OS和嵌入式Linux等。选择适合监测站乃至整个无线远程监控系统的RTOS的重要性是不言而喻的,它可能关系到整个系统研制的成败。选择过程杂而又需要耐心:要了解各RTOS的特点和适用范围,比较其间的区别,才能找到最为合适的一种。选择比较时,需要考虑的因素主要有:
①RTOS能否支持在项目中使用的语言和微处理器;
②RTOS能否与ICE、编译器、汇编器、连接器及源代码调制器共同工作;
③RTOS是否支持设计中要用到的服务,如消息队列、定时和信号量等;
④RTOS能否达到应用产品的性能需求,比如实时性需求;
⑤能否获得产品开发时必要的组件,比如协议栈、能信服务、实时数据库、Web服务等;
⑥RTOS是否能为公开出售的硬件提供设备驱动程序;
⑦使用RTOS是否免费;
⑧能否获得目标代码;
⑨获得的技术支持有多少;
⑩对于需要授权的RTOS,授权方式是怎样的。
嵌入式实时软件的开发与传统软件的开发有许多相似之处,继承了许多传统软件的开发习惯;但由于嵌入式实时软件的功能和运行环境特殊,决定其与传统软件的开发有所区别。嵌入式实时软件的开发使用交叉开发方式。所谓交叉开发是指,程序代码的实现、编译和连接的环境与对其进行调试和运行的环境不同。前者基于普通微机平台,后者则基于嵌入式系统的硬件平台。调试过程多是在有通信连接的宿主机与目标机的配合下进行的,开发完成后需要进行固化和固化测试。另外,开发过程还需要相应的开发工具,包括交叉编译器、交叉调试器和一些仿真软件。嵌入式应用系统以任务为基本执行单元,用多个并发的任务代替通用软件的多个模块,并定义了应用软件任务间的接口。由于整个无线远程监控系统的实时性能受RTOS和应用软件的影响,所以,在软件的需求分析阶段就充分考虑其实时性要求。再加之嵌入式应用软件对稳定性、可靠性、抗干扰等性能的要求都比较严格,所以嵌入式实时软件的开发难度较大。
无线通信的设计实现 无线通信的设计相对于监测站而言较简单,有许多现有的产品和通信系统可以利用,重点只是在于从多种实现方式中作出最优的选择。
常用的实现方式有:利用现有的通信网络(GSM/GPRS、CDMA移动网等)和相应的无线通信产品;通过无线收发设备,如无线Modem,无线网桥等专门的无线局域网;利用收发集成芯片在监测站端实现电路板级与监控中心的无线通信。
利用现有网络实现监测站与监控中心的无线通信 现有的通信网络较多,按业务建网是3G以前通信网络的特点,无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有:全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。
GSM(Globem System for Mobile)是全球最主要的2G标准,能够在低服务成本、低终端成本条件下提供较高的通信质量。就其业务而言,GSM是一个能够提供多种业务的移动ISDN(Integrated Services Digital Network,综合业务数字网络)。
GPRS(General Packet Packet Radio Service)在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议,提高了现有的GSM网的数据业务传输速率,最高可达170kb/s。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统,使得移动通信和数据网络合二为一,具有“极速传送”、“永远在线”、“价格实惠”等特点。
CDMA(Code Division Multiple Access)网络采用扩展频谱技术,使用多种分集接收方式,使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。
CDPD(Cellular Digital Data)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式,是数据朎与移动通信的结合物。这种通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。
对使监控中心与监测站间的无线通信能利用现有的网络,对于特定的无线网需用相应的接入设备。这类设备市面上有现成的产品可供选择。接入GSM网络的通信模块有西门子的SIEMENS TC35i,接入GPRS可用西门子的MC35GPRS模块,接入CDMA网络的有华立H110 CDMA模块和AnyDATA公司的CDMA Modem(DTS-800/1800),遵循CDPD方式的无线调制解调器(Modem)有OmniSky和NovatelMinstrel。
利用现有的网络组建无线远程监控系统,网络连接如图1所示。其中无线接入模块产品一般都提供有RS232作为外通信接口,有些天线是内置的。利用现有的网络覆盖面广和可漫游等特点,使监测站和控制中心的位置不受距离的限制;但由于利用公网,安全性会有所降低。
通过专用无线收发设备建立无线局域网 这种设计实现方式结构简单,且无须向网络运营商付费;利用专网,安全性高。无线传输以微波作传输媒体,根据调制方式的不同,可分为扩展频谱方式和窄带调制方式两种。扩展频谱方式系统的抗干扰能力和安全性高,对其它电子设备的干扰小。窄带调制方式占用频带少,频带利用率高;通常选择专用频段,需要申请;相邻频道间影响大,通信质量、通信可靠性无法保障。
采用专用无线收发设备建立无线局域网的拓扑结构如图2所示。无线收发设备包括无线Modem和无线网桥等。无线Modem与监测站和控制中心之间采用RS232通信。若采用网桥为网络组建设备,网络拓扑结构将更为灵活,如图3所示。其中在无线网两端的有线网络是可取舍的,可以是以太网、令牌环网或点对点网络等本地局域网。也可以城域网,甚至是因特网,但使用公网时须考虑安全性和费用问题。
利用收发集成芯片在监测站端实现的无线通信 前两种组网方式的一个特点是采用现有的网络系统和产品,无线通信部分不须专门开发,实现较为容易。但由于所购买的产品均是独立器件,使整个系统特别是监测站一端结构复杂、体积庞大,往往在系统推广时会带来不利,且外购产品会增加系统的成本。若能将外购产品的功能与监测站集成在一起,在电路板级实现,将可以避免上述不利因素;但这会增加系统开发的难度,延长研制周期。须权衡利弊,根据项目组的开发实力和系统生命周期作最有利的选择。
采用此方法设计监测站需要实现的部分只是图1、2和3中的无线通信接口(可参看本文的网络版全文)。这部分的硬件实时框图以及处理器、存储器的关系大致如图4所示。各个子模块都有多种芯片可供选择,比如射频前端可用ML2751和RTF6900,实现调制/解调的有ML2722,扩频、解扩可用LD9002DX2和Stel-2000A等。
控制中心的设计实现
控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单,硬件设计少,除了普通微机(或工作站、工控机)外,还需要网络接入设备(若无线通信采用自行设计的模块实现,则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中)。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上,一般是基于Windows和Unix等常用操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多,且功能强大,给控制中心软件的设计带来便利。
就软件的实现形式而言,一般除了界面模块外,其余各个功能模块均可设计成动态连接库文件(.dll)。人机接口界面模块可以为该无线远程监控系统的实际应用进行定制,以满足用户在界面美观、操作方便等方面的特殊要求。
采用C/C 语言在VC 开发环境下设计这样的系统软件涉及到的技术较多,包括内存管理、网络通信、多线程管理和数据库编程,甚至ActiveX等。
3. 野处怎样搭建无线网
虽然有线网络监控系统有视频信号传输更稳定,不易受干扰等优点,但其缺点也很明显,比如施工工程量大、线路维修不便、扩充不便、线路易被破坏,这让近几年来,无线网络监控系统风起云涌。对于企业用户来说,该如何搭建室外无线网络监控系统呢?
一、选好无线摄像机
数字视频监控系统与模拟视频监控系统最大的不同在于,模拟视频监控系统的中心设备是以控制台、监视器、磁带录像机为中心,模拟摄像头只是做为终端的视频截取器使用;而数字视频监控系统,特别是数字视频网络监控系统则不一样,其中心设备就是网络摄像机(含
有线或无线),这类设备一般拥有独立的IP地址和嵌入式的操作系统,可以通过LAN、DSL连接或者是WLAN无线网络适配器直接连接到网络上,可让本地
计算机通过网络系统对远端进行监视和控制。将它接入互联网上,用户还可以在任何一个地方通过互联网访问到它。在这类系统中,电脑或硬盘录像机等设备反而成
了辅助设备。无线网络监控系统组建很方便,值得企业用户考虑
所以,要想成功的组建室外无线网络监控系统,选好无线摄像机是关键。目前比较常见的无线摄像机有0.9G、1.2G、2.4G等频谱的产品,1.2G无线摄像机穿透障碍能力较强,绕射性较好,在无线中程系统中多有应用,其常规无线传输距离可达1000米。而2.4G工业自由辐射频段主要的无线传输技术就是Wi-fi,其干扰少、图像传输效果较好,传输距离根据需要可在百米内或数公里以上。从使用便利性、组网便利性上来看,优选2.4GWi-fi技术的无线摄像机更好。
国内市场上常见的2.4GWi-fi技术的无线摄像机主要有趋势、D-Link、艾克赛尔、LINKSYS、中怡数宽等品牌的产品,其提供有不
同档次的无线摄像机可供用户选择。以趋势TV-IP301W无线网络摄像机为例,该机集无线/红外夜视/音频/云台控制/镜头控制/web远程控制等功能
为一体,主处理器采用的是英飞凌ADMTek5120CPU,基于Linux内核,拥有32MB内存和4MB闪存;内置音频采集,可以实时监听到摄像机边
上的声音,并且与视频同时存储;标配红外镜头,可以监控10米,更换镜头更远,即使在夜晚无灯光的环境中,可以实时进行视频监控。
内置无线接收功能,可以连接到远端的无线AP,实现无线监控,在无法进行布线的监控环境中发挥作用,当然它还有RJ45网线接口,可以直接通过
网线连接到有线网络中。这款摄像机提供了达到每秒钟30帧的高质量的视频效果,保证动作的连贯性。采用802.11b/g无线标准,最高传送速率54M的无线传输图像。附带的用户软件,可以远程控制摄像机,加上云台后,可以控制转动,控制变焦镜头拉远拉近,在远端服务器上进行存储;内置的IPview软件支持在一个屏幕显示16台摄像机的画面,同时支持最多16个摄像机的监视和录像。
这类产品目前的市场价一般在2000-8000元左右,企业用户可根据监控需要,按需选择这样的产品1-N个,即可实现无线的监控。摄像机可以进行任意方式的安装和放置,也可以安装在防护罩内,进行保护。
二、按需选传控设备
与有线系统需要繁杂的布线不同,无线网络监控系统无需布线,安装和使用都更方便。当然,无线摄像机要想和电脑系统组成一个有效的监控系统,无线路由器或无线AP是必不可少的中转和控制设备。
无线路由器是一种集有线/无线网络连接于一体,专为满足小型企业、办公室和家庭办公室的上网需要而设计的无线产品。其允许企业、办公室或家庭中
多台PC共享1条广域网线和一个InternetISP账户上网,内置的4个交换端口方便你在无线之外,用有线方式直接连接4台计算机或4个网络摄像机。内建DHCP服务器,可同时为无线摄像机进行动态或静态IP地址分配。
其传输距离可达100米以上,如果企业的监控范围不是很远(如设备间的距离在30-100米内),或只需对重点部位进行室内/外监控,选择这样
的设备即可。目前这类产品的价格已很低廉,120-300元左右即可买到主流的802.11g乃至802.11n产品。当然,在选用时为了获得更好的无线传输效果,可优选双/多天线的产品,或天线可拆卸的产品(以便自己加装更大增益的天线,获得更好的传输效果,及更远的传输距离)。
通过无线网桥可实现超过十公里的无线监控
当然,对于需要更远距离(超过千米,如油田等野外场所)进行无线监控的用户来说,无线路由器的传输距离已不能满足需求,对此可选择企业级无线AP(无线网桥)
来达成此需求。常见的室外型无线网桥,一般搭载有增益超过5-9dBi的天线,多支持POE供电(POE供电不再为供电问题而重新拉电源线到楼顶,双绞线
直接提供数据和电力),同时可以外接更大功率天线,达到超过千米的更远传输距离和覆盖范围。可实现室外桥接、中继、点对点、点对多点无线桥接应用,一般可
提供高达11/54Mbps数据连接速率,满足普通320*240或640*480分辨率视频监控传输需求没有问题。一些高输出功率的产品甚至通信距离可达20公里以上,其高达100mW的输出功率加上高增益室外天线,特别适合远距离视频监控需要。目前这类产品的市场价一般在1000-5000元左右。
除此而外,电脑也是室外无线网络监控系统中必不可少的组成部分,其在室外无线网络监控系统中的作用是传输过来的信号进行控制、显示、截图或录
像。对于有条件的中小企业,可优选服务器或工作站电脑做为无线网络监控系统中的中控设备,当然,如果企业已有多台闲置的品牌机或笔记本电脑,用这些设备做
无线网络监控系统中的专用中控设备也行。而无论哪种机型,要想很好的满足无线网络监控系统中的中控设备长时间的录像需求,硬盘容量是不能忽视的因素。从目
前硬盘的容量和市价来考虑,此类电脑标配的硬盘容量最好不要低于250-500GB(硬盘容量过低的电脑可在市场上选择相关产品添加上)。
此外,象UPS(不间断电源)、EPS(应急电源)等设备在企业中已多有应用,其也是室外无线网络监控系统中重要的组成部分,其重要性笔者就不一一繁书了。
三、建无线监控要点
目前的无线摄像机都具备较强的夜视功能,可实现全天候的无线监控
企业用户通过无线监控的建立,用户可以通过已接入互联网的计算机终端,在世界上任何地方,通过网络摄像机IP,访问并控制无线网络摄像机。这样,无论是上班时间还是休息时间,责任人或安保人员都可轻松监控办公室或厂区的一举一动。可将监控信息记录在硬盘中,并一般具有先进的时间、日期搜索功能,录制启动方式包括位移侦测录制、手动录制和时间表录制。并且通过网络联动,当重点监控的办公室出现任何异常情况,摄像机便会自动发出电邮或电话警告通知,解决须长期监视的重点办公室(如财务室)的需要。
当然,虽然无线网络监控系统比有线方案组建更简便,但在组建时一些细节也不可忽视。比如无线网络摄像机与一般模拟摄像机的不同之处,是其拥有其专用的IP地址,用有内置的硬件系统(相当于一个内置有系统的小型的掌上电脑),用户可方便地将其连接至现有的以太网或无线网络。一些高端网络摄像机甚至还具有LCD屏幕,可让用户在其上直接同时管理多个摄像机。而无线网络摄像机要想和无线路由器、AP等无线设备实现联动,两者的IP地址必需处于同一网段,如需选购多款无线网络摄像机,最好选择同一品牌的产品。如果两者网段不匹配,可优先遵循无线路由器、AP迁就无线网络摄像机的原则,将无线路由器、AP的内置IP地址改成和无线网络摄像机同一网段。
此外,在设置时,与无线网络的设置一样,需保证无线网络摄像机和无线路由器、
AP等无线设备的SSID、信道相一致,否则两者也不能实现互联通信。并且,无线速率设置也是个不容忽视的因素,多数无线网络摄像机的速率为
11/54Mbps,而目前很多主流的无线路由器、AP的无线速率已在108Mbps以上,对此情形,需将无线路由器、AP的无线速率设为与摄像机匹配的54Mbps或干脆选择“动态速率”选项,让设备自动匹配速度,成功连接。
此外,由于无线网络监控系统使用的是无线信号进行连接,设备的摆位、天线角度的调整、信号的强弱(信号太弱需更换更大增益天线)都值得大家在组建无线监控系统时重点关注。类似的内容本站以前已多次介绍,限于篇幅就不累述,感兴趣的读者可检索一下。