Thiết kế, tích hợp và phát triển phần cứng, phần mềm hệ nhúng armadillo 300 cho phép truyền video trên mạng WLAN và mạng adhoc

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA
Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOKHOACỘNG
HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
VIỆT NAM
BẢN NHẬN
KHOAXÉT
HÀ ĐỒ
NỘIÁN TÓT NGHIỆP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Họ và tên sinh viên:.......Nguyễn Thành Nam............................số
viên:..........................20042074

hiệu

sinh

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
Ngành:............................................................Khoá:................................
Họ
và tên
viên:dẫn:.............................................................................
....Nguyễn Thành Nam...........số
hiệu
Giảng
viênsinh
hướng
viên: ...20042074...

sinh

Cán bộ phản biện:....................................................................................
Khoá:...49.....................Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ..........................
1. Đâu đề đồ án:

2.

Các sổ liệu và dữ liệu han đầu:

2. Nhận xét của cán bộ phản biện:

4.

Các bản vẽ, đồ thị (ghi rồ các loại và kích thước hản
vẽ ):

Họ tên giảng viên hướng
dân:
5.

6.

Ngày giao nhiệm vụ đồ

Ngày
Ngày

tháng năm
tháng năm

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Lòi nói đau
Sự bùng nổ về hệ nhúng (Embcdded System) trong thời gian gần đây
mở

ra

một cơ hội to lớn cho nhiều ngành công nghiệp: thông tin, điều khiên tự động,
cơ
điện tử ... Những tiến bộ về phần cứng và phần mềm cho phép chúng ta ứng
dụng
các hệ nhúng nhỏ gọn, rẻ tiền vào rất nhiều lĩnh vực, cung cấp phương tiện
thông
tin mọi nơi, mọi lúc.

Ket nổi mạng không dây đang ngày càng trở nên phổ biến và dễ dàng
giúp
cho việc truyền thông nhanh chóng và thuận tiện. Mạng Ad-hoc là một mạng
wireless sử dụng các giao tiếp không dây phân tán giữa nhiều điếm truy cập
khác
nhau mà không cần tới bất cứ một cơ sở hạ tầng cố định nào. Ket nối mạng
không
dây và đặc biệt là mạng Ad-hoc cho phép truyền và xử lý tín hiệu multimedia
vào
các ứng dụng phi truyền thống, không còn phải gắn với PC nối mạng Internet.
Bất

cứ thiết bị cầm tay và cố định nào như điện thoại di động, PDAs, laptop, máy
nhắn

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 1


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Tóm tắt công trình
Sự phát triển kỳ thuật phần cứng và phần mềm cho phép sử dụng các hệ
nhúng
nhỏ gọn, rẻ tiền vào rất nhiều lĩnh vực, cung cấp phương tiện thông tin mọi
nơi,
mọi lúc. Ket nối mạng không dây cho phép chúng truyền và xử lý tín hiệu
multimedia vào các ứng dụng phi truyền thống, không gắn với máy tính PC
nối
mạng Internet. Các hệ nhúng này có thể mang trên người, các đối tượng di
chuyển
(xe cộ, tàu thuyền) hoặc đặt cố định ớ hiện trường (địa điếm công cộng) giúp
truyền video có tương tác hoặc giám sát thời gian thực.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế, tích hợp và phát triển phần cứng, phần
mềm

cho

hệ nhúng (Armadillo-300) cho phép truyền video trên mạng WLAN cũng
như

mạng di động không có cơ sở hạ tầng thiết lập trước (ad-hoc network). Hệ
thống
cho phép người dùng thay đổi tham số video một cách dễ dàng cũng như tự

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 2


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Abstract
The development of hardware and software enables to apply small, cheap
embedded Systems to various tlelds, supply anytime, anywhere connectivity.
The
wireless network enables them to transmit and process multimedia
iníormation

in

an Iinconventional manner without PC connected to Internet. These embedded
Systems can be wearable, implemented in moving objects (vehicles,
ships...etc)

or

set up in public positions for interactive video transmission and real time
monitoring.

This thesis aims to design, integrate and develop hardware, software for

an
embedded System (Armadillo-300) in order to transmit video over WLAN
and

Ad-

hoc network as well. The System enables users to adjust video parameters

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 3


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Mục lục
Lòi nói đầu.......................................................................................................1
Tóm tắt công trình..........................................................................................2
Abstract...........................................................................................................3
Mục lục............................................................................................................4
Danh mục hình vẽ...........................................................................................7

1. Đặt vấn đề............................................................................................9
1.1

Giới thiệu về mạng Ad-hoc..............................................................9

1.2

Giới thiệu về hệ nhúng...................................................................11

1.2.1 Định nghĩa hệ nhúng (Embcddcd System)....................................11
1.2.2 Lịch sử...........................................................................................12
1.2.3 Đặc điểm.......................................................................................13
1.2.4 Giao diện.......................................................................................14
1.2.5 Kiến trúc CPU...............................................................................14
1.2.6 Thiết bị ngoại vi............................................................................15
1.2.7 Công cụ phát triên.........................................................................15
1.2.8 Độ tin cậy......................................................................................16
1.2.9 Xu hướng phát triến của hệ nhúng................................................17
1.2.8 Thách thức và các vấn đề tồn tại của hệ nhúng.............................17
1.2.9 Hệ nhúng có hệ điều hành.............................................................18
1.3

Nhu cầu thực tiễn...........................................................................21

1.4

Mục tiêu đề tài................................................................................21

2. Thiết kế hệ thống..............................................................................22
Mô hình và cấu trúc........................................................................22
Board nhúng sử dụng.....................................................................25
2.2.1 Giới thiệu Armadillo-300..............................................................25
a. Chíp vi xử lý...................................................................................26

2.1
2.2

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 4


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến
IEEE802.11 a/b/g WLAN and Ethernet.........................................26
c. Hệ điều hành..................................................................................26
d. Bảo mật và IPv6.............................................................................26
e. Giao tiếp USB, CompactFlash và LCD.........................................26
2.2.2 Cách boot board mạch...................................................................28
b.

2.2.3 Cách nạp file image vào boarđ mạch............................................30

3. Môi trưòng phát triển ứng dụng cho bo nhúng (ATDE)... 32
3.1

Giới thiệu về ATDE...........................................................................32

3.2

Biên dịch file image cho board nhúng trên ATDE............................33

3.3

Cross-compile trên ATDE.................................................................34

3.3.1 Giới thiệu Cross-compile trên Linux.............................................34
3.3.2 Biên dịch chương trình “Hello world”..........................................35
3.3.3 Nạp các ứng dụng xuống Armadillo-300.......................................36

3.4

Kiến trúc chức năng hệ thống...........................................................31

3.5

Mô tả chức năng và hoạt động..........................................................31

4. Triển khai thực hiện.......................................................................36
4.1

Tiến trình nghiên cứu triển khai........................................................36

4.2

Cấu hình mạng Ad-hoc cho hệ nhúng...............................................39

4.3

Triên khai phần mềm định tuyến trên hệ nhúng................................39

4.3.1 Giới thiệu về OLSRD....................................................................39
4.3.2 Triển khai OLSRD trên hệ nhúng..................................................40

Triên khai driver cho webcam trên hệ nhúng....................................42
4.4.1 Tiến trình thực hiện........................................................................42
4.4.2 Giới thiệu gói phần mềm GSPCA.................................................42
4.4.3 Triển khai GSPCA.........................................................................42
4.5
Triên khai phần mềm truyền video...................................................45

4.5.1 Giới thiệu về các phần mềm truyền video.....................................45
4.4

4.5.2

4.6

Triển khai mjpeg-streamer trên hệ nhúng......................................45
Phát triển giao tiếp cổng COM cho hệ nhúng...................................46

4.6.1 Cổng COM trên bo nhúng Armađillo-300.....................................46
4.6.2 Lập trình nối tiếp trên Linux..........................................................48


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến
Cơ
sở
giao
tiếp
nối
tiếp
48
b. RS 232............................................................................................48
c. Định nghĩa mức tín hiệu.................................................................48
d. Lập
trình
với
cổng
nối
tiếp

49
e. Cấu hình cho cổng COM................................................................52
4.6.3 Phát triển chương trình điều khiển độ phần.......giải vidco qua cổng
COM 55
4.7
Các module chính...........................................................................57
a.

4.7.1 Module Nghiên cứu về hệ nhúng và xây dựng mạng ad-hoc trên hệ

nhúng... 57
4.7.2 Module triển khai video streamingtrên....................................server

57
4.7.3 Triển khai kết nối mạng.................................................................57
4.8

Giao diện người - máy....................................................................57

4.9

Tích hợp hệ thống...........................................................................58

5. Ket...................................................................................quả đạt được
59

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 6

Giáo viên hướng dẫn: T.s
PhạmVăn
VănTiến
Tiến
T.s Phạm
OLSRD

Optimized

Link

State

RoutingĐịnh tuyến trong mạng

DaemonDanh
từvẽ
viết tắt
Danhsách
mụccác
hình
•

ATDE

Ad-hoc

Hình 1 Mạng Ad-hoc...................................................................................9
Hình 2 Board nhúng..................................................................................19

Hình 3 Mô hình hệ thống...........................................................................22
Hình 4 SơDevelopment
đồ kết nối Video
Streaming......................................................23
Atmark
Techno
Môi trường
phát triển cho
Hình 5 Board nhúng Armadillo
300..........................................................25
Environment
bo nhúng
Armadillo-300
Hình 6 Sơ đồ khối của Armadillo-300.......................................................27
Hình 7 Thiết lập jump đế boot...................................................................28
Hình 8 Sơ đồ cáp nối.................................................................................29
Hình 9 Hermit-at-WIN32 trên Window.....................................................30
Hình 10 ATDE...........................................................................................32
Hình 11 Kiến trúc chức năng của hệ thống...............................................31
Hình 12 Tiến trình xây dựng video streaming trên hệ nhúng....................38
Hình 13 OLSRD chạy trên bo nhúng........................................................41
Hình 14 Tiến trình triển khai Webcam driver............................................42
Hình 15 Thư mục /dev trên bo nhúng........................................................44
Hình 16 Driver nhận ra webcam khi cắm vào bo nhúng...........................45
Hình 17 Sơ đồ chân cổng COM 1 trên bo nhúng......................................46
Hình 18 Sơ đồ chân cổng COM2 trên bo nhúng.......................................47
Hình 19 Sơ đồ nối chân cổng COM..........................................................47
Hình 20 Bảng các cờ điều khiển cổng COM.............................................52
Hình 21 Bảng các tùy chọn cho cờ c_cflag...............................................54
Hình 22 Lun đồ thuật toán thay đổi độ phân giải......................................56

Hình 23 Giaodiện....................................................người máy web browser
57
Hình 24 Giaodiện......................................người máy thay đối độ phân giải
58
Hình 25 Webcam Lab Tech.......................................................................59
Hình 26 Giaotiếp RS232 giữa máy tính với bo nhúng..............................60
Hình 27 Giaodiện...................................................................web giới thiệu
61
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 87


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

l.

Đăt
vấn đề

1.1 Giói thiệu về mạng Ad-hoc

vô tuyến). Công nghệ này cho phép các nodes (điểm nối) mạng truyền trực tiếp
với
nhau sử dụng bộ thu phát không dây (wireless transceiver) mà không cần bất
cứ

một

cơ sở hạ tầng cố định nào. Đây là một đặc tính riêng biệt của ad hoc network

so
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

với
Trang 9


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Ad hoc networks được mong đợi sẽ làm cách mạng hóa thông tin
không

dây

trong một vài năm tới bằng việc bổ sung thêm vào các mô hình mạng truyền
thống
(như Internet, cellular networks, truyền thông vệ tinh - satellite
communication).
Mạng Ad hoe cũng có thể được xem như những bản sao công nghệ của những
khái
niệm máy tính thường gặp. Bằng việc khám phá công nghệ mạng không dây
Ad
hoc, nhừng thiết bị cầm tay đủ chủng loại (như điện thoại di động, PDAs, máy
tính

xách tay, máy nhắn tin “pager”........) và các thiết bị cố định (như các trạm vô
tuyến

cơ sỡ, các điểm truy cập Internet không dây, ... ) có thể được kết nối với nhau, tạo
thành mạng toàn cầu, khắp mọi nơi.

Trong tương lai, công nghệ mạng Ad hoc có thể sẽ là lựa chọn rất hữu
ích.
Ví dụ, hãy xem tình huống sau. Một cơn động đất khủng khiếp đã tàn phá
thành

phố

của chúng ta, trong đó có hầu hết các cơ sớ hạ tầng viễn thông (như các đường
điện
thoại, trạm vô tuyến cơ sở ...). Nhiều đội cứu hộ ( như lính cứu hỏa, cảnh sát,
bác
sĩ, các tình nguyện viên ...) đang nồ lực để cứu mọi người khỏi cơn động đất
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 10


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Khó khăn này có thề được giải quyết đáng kể nếu chúng ta áp dụng
những
công nghệ dựa vào mạng Ad hoc : bàng cách sử dụng các giao tiếp không dây
phân
tán giữa nhiều điếm truy cập khác nhau, thậm chí các đội cứu hộ ớ cách xa
nhau
cũng có thể liên lạc với nhau hay liên lạc với các thành viên đội cứu hộ khác ở
khoảng giữa như hoạt động của một trạm chuyển tiếp. Vì khu vực xảy ra thảm
họa
sẽ tập trung nhiều đội cứu hộ, nên các liên lạc trong phạm vi thành phố (hay
thậm

chí là phạm vi cả nước) có thể thực hiện được, cho phcp các nỗ lực cứu hộ
được
hợp tác thành công mà không cần thiết lập lại các cơ sở viễn thông cố định.
Giói thiệu về hệ nhúng

1.2

1.2.1

Định nghĩa hệ nhúng (Embedded System)

Hệ thống nhúng (Embeddcd System) là một thuật ngữ đề chỉ một hệ
thống

có

khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ.
Đó

là

các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần phềm phục vụ các bài toán
chuyên
dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và
truyền
tin. Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự
động
hoá cao.
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49
11

Trang


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

rất phức tạp với nhiều đơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng lưới được nằm gọn
trong một lớp vỏ máy lớn.
Các thiết bị PDA hoặc máy tính cầm tay cũng có một số đặc điềm
tuông

tự

với hệ thống nhúng như các hệ điều hành hoặc vi xử lý điều khiển chúng
nhưng

các

thiết bị này không phải là hệ thống nhúng thật sự bởi chúng là các thiết bị đa
năng,
cho phép sử dụng nhiều ứng dụng và kết nối đến nhiều thiết bị ngoại vi.

1.2.2

Lịch sử

Hệ thống nhúng đầu tiên là Apollo Guidance Computer (Máy tính Dan
đường Apollo) được phát triển bởi Charles Stark Draper tại phòng thí nghiệm
của
trường đại học MIT. Hệ thống nhúng được sản xuất hàng loạt đầu tiên là máy

hưóng dẫn cho tên lửa quân sự vào năm 1961. Nó là máy hướng dẫn
Autonetics

D-

17, được xây dựng sử dụng những bóng bán dẫn và một đĩa cứng để duy trì
bộ

nhớ.

Khi Minuteman II được đưa vào sản xuất năm 1996, D-17 đã được thay thế
với

một

máy tính mới sử dụng mạch tích họp. Tính năng thiết kế chủ yếu của máy
tính
Minuteman là nó đưa ra thuật toán có thể lập trình lại sau đó đổ làm cho tên
lửa
chính xác hơn, và máy tính có thề kiểm tra tên lửa, giảm trọng lượng của cáp
điện
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 12


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

lượng các hệ thống nhúng trong tất cả các lĩnh vực thị trường và số các nhà đầu
tư

sản xuất theo hướng này. Ví dụ, rất nhiều chip xử lý đặc biệt xuất hiện với
nhiều
giao diện lập trình hon là kiêu song song truyền thống đê kết nối các vi xử lý.
Vào
cuối nhũng năm 80, các hệ thống nhúng đã trở nên phổ biến trong hầu hết các
thiết
bị điện tử và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến nay.
Cho đến nay, khái niệm hệ thống nhúng được nhiều người chấp nhận
nhất

là:

hệ thống thực hiện một số chức năng đặc biệt có sử dụng vi xử lý. Không có
hệ
thống nhúng nào chỉ có phần mềm.

1.2.3 Đặc điểm
Hệ thống nhúng thường có một số đặc điếm chung như sau:
V Các hệ thống nhúng được thiết kế để thực hiện một số nhiệm vụ

chuyên
dụng chứ không phải đóng vai trò là các hệ thống máy tính đa chức
năng.
Một số hệ thống đòi hỏi ràng buộc về tính hoạt động thời gian thực đe
đảm
bảo độ an toàn và tính ứng dụng; một số hệ thống không đòi hỏi hoặc

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 13

Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

1.2.4

Giao diện

Các hệ thống nhúng có thê không có giao diện (đối với những hệ thống
đon
nhiệm) hoặc có đầy đủ giao diện giao tiếp với người dùng tương tụ- như các
hệ

điều

hành trong các thiết bị để bàn. Đổi với các hệ thống đơn giản, thiết bị nhúng
sử
dụng nút bấm, đèn LED và hiên thị chữ cỡ nhỏ hoặc chỉ hiên thị số, thường đi
kèm
với một hệ thống menu đon giản.
Còn trong một hệ thống phức tạp hơn, một màn hình đồ họa, cảm ứng
hoặc
có các nút bấm ớ lề màn hình cho phép thực hiện các thao tác phức tạp mà tối
thiếu
hóa được khoảng không gian cân sử dụng; ý nghĩa của các nút bâm có thê
thay

đôi

theo màn hình và các lựa chọn. Các hệ thống nhúng thường có một màn hình

với
một nút bấm dạng cần điếu khiến (joystick button). Sự phát triên mạnh mẽ
của
mạng toàn cầu đã mang đến cho những nhà thiết kế hệ nhúng một lựa chọn
mới

là

sử dụng một giao diện web thông qua việc kết nối mạng. Điều này có thể giúp
tránh
được chi phí cho những màn hình phức tạp nhưng đồng thời vẫn cung cấp khả
năng
hiên thị và nhập liệu phức tạp khi cần đến, thông qua một máy tính khác. Điều
này
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 14


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

kích thước rất lớn thường sử dụng một cấu hình thông dụng là hệ thống on chip
(System on a chip - SoC), một bảng mạch tích hợp cho một ứng dụng cụ thể
(an
application-speciíĩc integrated Circuit - ASIC). Sau đó nhân CPU được mua
và
thêm vào như một phần của thiết kế chip. Một chiến lược tương tụ’ là sử dụng
FPGA (íìeld-programmable gate array) và lập trình cho nó với những thành
phần
nguyên lý thiết kế bao gồm cả CPU.

1.2.6

Thiết bị ngoại vi

Hệ thống nhúng giao tiếp với bên ngoài thông qua các thiết bị ngoại vi, ví dụ
như:
V Serial Communication Interíaces (SCI): RS-232, RS-422, RS-485...

V Synchronous Serial Communication Interface: I2C, JTAG, SPI, ssc và

ESSI

V Universal Serial Bus (USB)

V Networks: Controller Area Network, LonWorks...

V Bộ định thời: PLL(s), Capture/Compare và Time Processing Units

V Discrete IO: General Purpose Input/Output (GPIO)

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 15


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

V Các trình biên dịch và trình liên kết (linker) chuyên dụng được sử dụng

để

tối

ưu hóa một thiết bị phần cứng.

V Một hệ thống nhúng có thế có ngôn ngữ lập trình và công cụ thiết kế

riêng
của nó hoặc sử dụng và cải tiến từ một ngôn ngữ đã có sẵn.
Các công cụ phần mềm có thê được tạo ra bới các công ty phần mềm
chuyên
dụng về hệ thống nhúng hoặc chuyển đổi từ các công cụ phát triển phần mềm
GNU.
Đôi khi, các công cụ phát triển dành cho máy tính cá nhân cũng được sử dụng
nếu
bộ xử lý của hệ thống nhúng đó gần giống với bộ xử lý của một máy PC
thông
dụng.

1.2.8

Độ tin cậy

Các hệ thống nhúng thường nằm trong các cồ máy được kỳ vọng là sẽ
chạy
hàng năm trời liên tục mà không bị lỗi hoặc có thê khôi phục hệ thống khi gặp
lồi.

Vì thế, các phần mềm hệ thống nhúng được phát triển và kiểm thử một cách cẩn

thận hơn là phần mềm cho máy tính cá nhân. Ngoài ra, các thiết bị rời không
đáng
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 16


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

V Neu hệ thống ngừng hoạt động sẽ gây tổn thất rất nhiều tiền của ví dụ
như
các dịch vụ buôn bán tự động, hệ thống chuyển tiền, hệ thống kiểm
soát
trong các nhà máy ...

1.2.9

Xu hướng phát triển của hệ nhúng

Sau máy tính lớn (mainframe), PC và Internet thì hệ thống nhúng đang là làn
sóng
đổi mới thứ 3 trong công nghệ thông tin và truyền thông.
Xu hướng phát triên của các hệ thống nhúng hiện nay là:
- Phần mềm ngày càng chiếm tỷ trọng cao và đã trở thành một thành

phần
cấu tạo nên thiết bị bình đăng như các phần cơ khí, linh kiện điện tử,
linh
kiện quang học....
- Các hệ nhúng ngày càng phức tạp hơn đáp ứng các yêu cầu khắt khe

về

thời

gian thực, tiêu ít năng lượng và hoạt động tin cậy ổn định hơn.
- Các hệ nhúng ngày càng có độ mềm dco cao đáp úng các yêu cầu

nhanh
chóng đưa sản phẩm ra thương trường, có khả năng bảo trì từ xa, có
tính

cá

nhân cao.
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 17


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Hệ thống nhúng hiện nay còn phải đối mặt với các vấn đề sau:
V Độ phức tạp của sự liên kết đa ngành phối họp cứng - mềm.

Độ phức tạp của hệ thống tăng cao do nó kết hợp nhiều lĩnh vục đa
ngành,
kết hợp phần cứng - mềm, trong khi các phương pháp thiết kế và kiểm
tra
chưa chín muồi. Khoảng cách giữa lý thuyết và thực hành lớn và còn

thiếu
các phưong pháp và lý thuyết hoàn chỉnh cho khảo sát phân tích toàn
cục

các

hệ nhúng.

V Thiếu phương pháp tích họp tối ưu giũa các thành phần tạo nên hệ

nhúng
bao gồm lý thuyết điều khiển tự động, thiết kế máy, công nghệ phần
mềm,
điện tử, vi xử lý, các công nghệ hỗ trợ khác.

V Thách thức đổi với độ tin cậy và tính mở của hệ thống: Do hệ thống

nhúng
thường phải hội thoại với môi trường xung quanh nên nhiều khi gặp
những
tình huống không được thiết kế trước dễ dẫn đến hệ thống bị loạn.
Trong

quá

trình hoạt động một số phần mềm thường phải chỉnh lại và thay đôi nên
hệ
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 18

Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Sở dĩ Embedded Linux có sự phát triển vượt bậc là do có sức hấp dẫn
đối

với

các ứng dụng không đòi hỏi thời gian thực như set-top, các hệ server nhúng,
các
ứng dụng giá thành thấp và đòi hỏi thời gian đưa sản phấm ra thị trường
nhanh.

Mặt

khác Linux là phần mềm mã nguồn mở nên bất kỳ ai cũng có thể hiếu và thay
đổi
theo ý mình. Linux cũng là một hệ điều hành có cấu trúc module và chiếm ít
bộ

nhớ

trong khi Windows không có các đặc tính ưu việt này.
Bên cạnh các ưu điểm trên thì Embeddcd Linux cũng có các nhược điểm sau:

Hình 2 Board nhúng
Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 19

Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

Do thị trường của các sản phẩm nhúng tăng mạnh nên các nhà sản xuất
ngày
càng sử dụng các hệ điều hành nhúng để bảo đảm sản phẩm có sức cạnh tranh
và
Embedded Linux đang là sản phấm hệ điều hành nhúng có uy tín chiếm vị trí
số

1

trong nhũng năm tới. Phần mềm nhúng (Embcdded Software): Phần mềm
nhúng

là

phần mềm tạo nên phần hồn, phần trí tuệ của các sản phẩm nhúng. Phần mềm
nhúng ngày càng có tỷ lệ giá trị cao trong giá trị của các sản phẩm nhúng.
Hiện nay phần lớn các phần mềm nhúng nằm trong các sản phấm
truyền
thông và các sản phẩm điện tử tiêu dùng (consumer electronics), tiếp đến là
trong
các sản phẩm ô tô, phương tiện vận chuyến, máy móc thiết bị y tế, các thiết bị
năng
lượng, các thiết bị cảnh báo bảo vệ và các sản phâm đo và điều khiên.
Đê có thê tôn tại và phát triên, các sản phâm công nghiệp và tiêu dùng
cân
phải thường xuyên đôi mới và ngày càng có nhiều chức năng tiện dụng và

thông
minh hon. Các chức năng này phần lớn do các chuông trình nhúng tạo nên.
Phần
mềm nhúng là một lĩnh vục công nghệ then chốt cho sự phát triển kinh tế của
nhiều

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 20


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

1.3

Nhu cầu thực tiễn
Ngày nay, việc nắm bắt thông tin tức thời, chính xác đang ngày càng

đóng
vai trò quan trọng. Trong nhiều lĩnh vục nó còn là nhân tố quyết định thành
công.
Do vậy, những thiết bị nhỏ gọn sử dụng mạng không dây cho phcp truyền tải
video
hiện trường sè đem lại lợi ích to lớn.
Với sự phát triển không ngừng của mạng không dây, việc truyền tải
video

sê

trở nên linh hoạt và các thiết bị nhỏ gọn sẽ chiếm ưu thế khi phải thao tác ở

những
địa hình phức tạp.
Hiện nay trên thế giới nhũng ứng dụng sử dụng truyền vidco ngày càng
phát
triển, được ứng dụng nhũng công nghệ mới và đã đạt được rất nhiều bước tiến
quan
trọng. Nhưng đề tài truyền video hiện trường trên mạng không dây tích hợp
trên

bo

nhúng vẫn còn là một lĩnh vục khá mới mẻ và tiềm năng. Một số các sản
phẩm

cho

phép ghi lại video hiện trường như một chiếc camera cầm tay nhưng lại không
cho

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 21


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

2.

Thiết kế hệ thống
2.1

Mô hình và cấu trúc

- Hệ thống gồm nhiều nút mạng khác nhau trong đó mồi nút mạng ứng một thiết
bị

Hình 3 Mô hình hệ thống

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 22


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

VIDEO STREAMING SERVER

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 23


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

-

Hệ điều hành nhúng (embedded OS) được chọn là Linux. Điểu này cho
phép
người thiết kế có thể tối ưư hệ điều hành, triển khai driver cho các thiết
bị

ngoại vi tự thiết kế, dễ dàng kế thừa và phát triên các phần mềm sẵn có.

-

Các thiết bị ngoại vi cho hệ thống bao gồm wifí card, camera,
webcam...

cho

phcp thiết bị nhúng có thể đóng vai trò server để truyền video. Người

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 24


Giáo viên hướng dẫn: T.s Phạm Văn Tiến

2.2

Board nhúng sử dụng

Từ việc thiết kế như trên, bo nhúng được dùng cho hệ thống được chọn
là
Armadillo 300 với vi xử lý kiến trúc Arm bởi có nhiều các tính năng kỳ thuật
2.2.1 Giói thiệu Armadillo-300

Hình 5 Board nhúng Armadillo 300

Nguyễn Thành Nam ĐT4-K49

Trang 25