Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn này trình bày về việc thiết kế và thi công màn hình chuông cửa video với yêu cầu thỏa mãn các mục tiêu sau: Phần cứng phải hoạt động tốt, ổn định Quá trình giao tiếp diễn ra suôn sẻ Chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt với độ trễ thấp Chương 1: GIỚI THIỆU Chương này trình bày tổng quan và ứng dụng của hệ thống chuông cửa video, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc. Vai trò của thiết bị trong hệ thống chuông cửa video. Chương 2: LÝ THUYẾT Chương này trình bày cơ sở lý thuyết để thực hiện thiết bị màn hình chuông cửa video bao gồm:, hệ điều hành Embedded Linux, mô hình mạng TCPIP, giao thức RTP, gói thư viện Gstreamer. Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG Chương này trình bày về module phần cứng sử dụng, thiết kế và thực hiện module ngoại vi, nhiệm vụ chức năng của từng module. Chương 4: XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG LINUX CHO i.MX6 Chương này trình bày cách xây dựng môi trường Linux trên board nhúng bao gồm: bootloader, driver, biên dịch kernel, rootfilesystem. Chương 5: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM Chương này trình bày sơ đồ tổng quát, sơ đồ giải thuật phần mềm, thiết kế giao diện phần mềm tương tác của thiết bị sử dụng trên màn hình cảm ứng, cách thức truyền nhận audio, video. Chương 6: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Chương này trình bày kết quả đạt được về phần cứng và phần mềm.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ -o0o - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MÀN HÌNH CHNG CỬA VIDEO GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO SVTH: NGUYỄN HOÀNG VŨ MSSV: 41004077 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc -✩ Số: /BKĐT Khoa: Điện – Điện tử Bộ Môn: Điện Tử -✩ - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN HOÀNG VŨ MSSV: 41004077 NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LỚP : DD10KSVT Đề tài: “MÀN HÌNH CHNG CỬA VIDEO” Nhiệm vụ (Yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): - Xây dựng phần cứng firmware cho thiết bị hình chng cửa video - Viết chƣơng trình ứng dụng giao diện điều khiển cho thiết bị - Hình ảnh âm thu đƣợc phải đảm bảo chất lƣợng thời gian thực Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 1/9/2014 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/12/2014 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: Phần hƣớng dẫn TH.S BÙI QUỐC BẢO Toàn luận văn Nội dung yêu cầu LVTN đƣợc thông qua Bộ Môn Tp.HCM, ngày… tháng… năm 20 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Ngƣời duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ : Điểm tổng kết: Nơi lƣu trữ luận văn: NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHÍNH LỜI CẢM ƠN Em chân thành cảm ơn thầy Bùi Quốc Bảo định hướng hỗ trợ tận tình vật chất lẫn tinh thần suốt trình nghiên cứu, quan tâm giúp đỡ thầy động lực to lớn để em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến: - Các thầy cô Bộ Môn Điện Tử người giảng dạy, hướng dẫn em trình học tập trường - Các anh chị làm việc phịng thí nghiệm IC Design Lab tạo mơi trường thuận lợi, nhiệt tình giúp đỡ, giải đáp thắc mắc trình em thực đề tài Cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, nhắc nhở, làm chỗ dựa tinh thần cho em thời gian qua Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 12 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Hoàng Vũ i Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn trình bày việc thiết kế thi cơng hình chng cửa video với u cầu thỏa mãn mục tiêu sau: - Phần cứng phải hoạt động tốt, ổn định - Quá trình giao tiếp diễn suôn sẻ - Chất lƣợng âm hình ảnh tốt với độ trễ thấp Bố cục luận văn bao gồm chƣơng với nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1: GIỚI THIỆU Chƣơng trình bày tổng quan ứng dụng hệ thống chuông cửa video, tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc Vai trị thiết bị hệ thống chng cửa video Chƣơng 2: LÝ THUYẾT Chƣơng trình bày sở lý thuyết để thực thiết bị hình chng cửa video bao gồm:, hệ điều hành Embedded Linux, mô hình mạng TCP/IP, giao thức RTP, gói thƣ viện Gstreamer Chƣơng 3: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG Chƣơng trình bày module phần cứng sử dụng, thiết kế thực module ngoại vi, nhiệm vụ chức module Chƣơng 4: XÂY DỰNG MÔI TRƢỜNG LINUX CHO i.MX6 Chƣơng trình bày cách xây dựng môi trƣờng Linux board nhúng bao gồm: bootloader, driver, biên dịch kernel, rootfilesystem Chƣơng 5: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM Chƣơng trình bày sơ đồ tổng quát, sơ đồ giải thuật phần mềm, thiết kế giao diện phần mềm tƣơng tác thiết bị sử dụng hình cảm ứng, cách thức truyền nhận audio, video Chƣơng 6: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Chƣơng trình bày kết đạt đƣợc phần cứng phần mềm Chƣơng 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Chƣơng trình bày ƣu khuyết điểm đề tài, mặt đạt đƣợc, hạn chế tồn hƣớng phát triển đề tài tƣơng lai ii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO MỤC LỤC GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 1.1.1 Trong Nƣớc 1.2.2 Ngoài Nƣớc 1.3 Nhiệm vụ luận văn 1.3.1 Những nội dung cần thực hiện: 1.3.2 Phạm vi đề tài LÝ THUYẾT 2.1 HỆ THỐNG LINUX NHÚNG 2.1.1 Tổng quan hệ thống nhúng 2.1.2 Cấu trúc hệ thống embedded linux 2.1.3 Trình tự xây dựng hệ thống embedded linux 2.2 Mơ hình TCP/IP 2.3 Giao thức RTP 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Quá trình streaming audio video 10 2.4 Tổng quan gói thƣ viện Gstreamer 12 2.4.1 Giới thiệu 12 2.4.2 Gstreamer Tool 13 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 14 3.1 Lựa chọn tảng 14 3.2 Vi điều khiển i.MX6 14 3.3 Thiết kế phần cứng 17 3.3.1 Module EDM1-CF-IMX6 17 3.3.2 Thiết kế Baseboard 20 3.4 Tổng quan loại IC sử dụng mạch Baseboard 21 3.4.1 IC LM2596 21 3.4.2 IC SGLT5000 22 3.4.3 IC LM4871 23 3.4.4 IC TSC2046 24 3.5 Sơ đồ thiết kế phần cứng 25 3.5.1 Khối nguồn DC-DC 25 3.5.2 Khối UART Console 25 3.5.3 Khối LCD+Touch 26 3.5.4 Khối Ethernet 27 3.5.5 Khối Audio 27 XÂY DỰNG MÔI TRƢƠNG LINUX CHO i.MX6 28 4.1 Quá trình boot i.MX6 28 4.1.1 Rom code 28 4.1.2 SPL 28 iii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO 4.1.3 U-Boot 28 4.1.4 Linux Kernel 29 4.1.5 Rootfile System 29 4.2 Biên dịch Linux Kernel 30 4.2.1 Cấu hình biên dịch Linux Kernel 31 4.2.2 Cấu hình kernel cho audio 32 4.2.3 Cấu hình kernel cho hình LCD 33 4.2.4 Cấu hình kernel cho Touchscreen 33 4.3 Tạo SDCard chứa Boot Image 35 4.4 Cấu hình U-Boot 37 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 40 5.1 Giới thiệu phần mềm thƣ viện sử dụng 40 5.1.1 QT Creator 40 5.1.2 Tslib 41 5.1.3 QT Everywhere 42 5.2 Thiết kế phần mềm 44 5.2.1 Sơ đồ khối tổng quát 44 5.2.2 Sơ đồ giải thuật phần mềm 46 5.2.3 Quá trình nhận video stream 48 5.2.4 Quá trình truyền nhận audio stream 49 5.3 Biên dịch ứng dụng cho board nhúng 50 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 51 6.1 Kết thực hiên phần cứng 51 6.1.1 Kết layout phần cứng 51 6.1.2 Kết thi công phần cứng 53 6.1.3 Kiểm tra hoạt động board 54 6.2 Kết thực phần mềm 56 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 58 7.1 Kết luận 58 7.2 Hƣớng phát triển 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 61 iv Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình 1-1: Sơ đồ hệ thống chuông cửa video dành cho hộ gia đình Hình 1-2: Hệ thống SkyBell nƣớc Hình 2-1: Các giao thức mơ hình TCP/IP Hình 2-2: Các giao thức dùng RTP Hình 2-3: Minh họa trình Streaming 11 Hình 2-4: Tổng quan Gstreamer 12 Hình 2-5: Pipeline Gstreamer 13 Hình 3-1: Vi xử lý i.MX6 14 Hình 3-2: Sơ đồ khối dòng vi xử lý i.MX6 Duallite 16 Hình 3-3: Lớp TOP module EDM1-CD-i.MX6 17 Hình 3-4: Lớp BOTTOM module EDM1-CD-i.MX6 17 Hình 3-5: Sơ đồ khối module EDM1-CF-i.MX6 18 Hình 3-6: Sơ đồ khối phần cứng Baseboard 20 Hình 3-7: Thiết kế tham khảo IC LM2596 21 Hình 3-8: Sơ đồ khối IC SGLT5000 22 Hình 3-9: Sơ đồ mạch tham khảo IC SGLT5000 23 Hình 3-10: Sơ đồ mạch tham khảo IC LM4871 23 Hình 3-11: Sơ đồ mạch tham khảo IC TSC2046 24 Hình 3-12: Sơ đồ thiết kế khối nguồn dùng IC LM2596 25 Hình 3-13: Sơ đồ thiết kế khối UART DEBUG 25 Hình 3-14: Sơ đồ thiết kế khối LCD 26 Hình 3-15: Sơ đồ thiết kế khối Touchscreen 26 Hình 3-16: Sơ đồ thiết kế khối Ethernet 27 Hình 3-17: Sơ đồ thiết kế khối Audio 27 Hình 4-1: Quá trình boot i.MX6 28 Hình 4-2: Các thƣ mục source code Linux Kernel 30 Hình 4-3: Cấu hình Linux Kernel 31 Hình 4-4: Giao diện cấu hình Linux Kernel 32 Hình 4-5: Option để biên dịch driver SGLT5000 32 Hình 4-6: Option để biên dịch driver cho LCD 33 Hình 4-7: Option để biên dịch driver cho IC Touchscreen TSC2046 33 Hình 4-8: Hộp thoại thoát khỏi Menuconfig 34 Hình 4-9: Quá trình biên dịch Linux Kernel 34 Hình 4-10: Thƣ mục chứa Kernel 35 Hình 4-11: Giao diện phần mềm Disk Ultility 35 Hình 4-12: SDCard boot cho i.MX6 36 Hình 4-13: Kết nối ngoại vi với Baseboard 37 Hình 4-14: Hình ảnh trình thực thi U-Boot 38 Hình 4-15: Quá trình boot phần cứng 39 Hình 4-16: Màn hình đăng nhập hệ thống 39 Hình 5-1: Giao diện QT Creator 40 v Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO Hình 5-2: Thƣ mục tslib sau biên dịch 41 Hình 5-3: Thƣ mục QT Everywhere sau biên dịch thành công 43 Hình 5-4: Sơ đồ khối tổng quát phần mềm 44 Hình 5-5: Mơ hình truyền Broadcast 45 Hình 5-6: Mơ hình Server-Client 45 Hình 5-7: Sơ đồ giải thuật thực phần mềm 46 Hình 5-8: Sơ đồ nhận Video Stream 48 Hình 5-9: Sơ đồ truyền audio stream dùng Gstreamer 49 Hình 5-10: Sơ đồ nhận audio stream dùng Gstreamer 49 Hình 5-11: Cấu hình QT để biên dịch cho board nhúng 50 Hình 6-1: Lớp TOP Baseboard 51 Hình 6-2: Lớp VCC Baseboard 51 Hình 6-3: Lớp GND Baseboard 52 Hình 6-4: Lớp BOTTOM Baseboard 52 Hình 6-5: Baseboard thực tế 53 Hình 6-6: Sơ đồ kết nối phần cứng 54 Hình 6-7: Calib hình Touchscreen 54 Hình 6-8: Kiểm tra hoạt động Touchscreen 55 Hình 6-9: Kiểm tra hoạt động Ethernet 55 Hình 6-10: Giao diện phần mềm phần cứng 56 Hình 6-11: Giao diện phần mềm có ngƣời nhấn chng 57 Hình 6-12: Giao diện phân mềm ngƣời dùng nói chuyện 57 Hình 9-1: Layout board i.MX6 lớp TOP 64 Hình 9-2: Layout board MX6 lớp GND 64 Hình 9-3: Layout board i.MX6 lớp Inner1 64 Hình 9-4: Layout board i.MX6 lớp Inner 65 Hình 9-5: Layout board i.MX6 lớp VCC 65 Hình 9-6: Layout board i.MX6 lớp BOTTOM 65 vi Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU Bảng 3-1: Thông số MPU IMX6 Duallite 14 Bảng 3-2: Thông số module EDM1-CF-IMX6 DualLite 18 vii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TH.S BÙI QUỐC BẢO DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT RTP Real-time Transport Protocol TCP Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol IP Internet Protocol HTTP Hypertext Transfer Protocol FTP File Transfer Protocol Rootfs Rootfile System viii ... 64 Hình 9-3: Layout board i.MX6 lớp Inner1 64 Hình 9-4: Layout board i.MX6 lớp Inner 65 Hình 9-5: Layout board i.MX6 lớp VCC 65 Hình 9-6: Layout board i.MX6... Camera chuông cửa, lắp cổng trƣớc cửa nhà Camera chng cửa kết nối với khóa điện cửa để điều khiển mở cửa cần thiết - - Màn hình chng cửa, lắp phịng khách phịng ngủ Hình 1-1: Sơ đồ hệ thống chuông cửa. .. Thiết kế thi cơng hình chng cửa video, kết hợp với thiết bị chuông cửa đƣợc thực đề tài “CHUÔNG CỬA VIDEO? ?? tác giả VÕ THÀNH DANH [3], tạo thành hệ thống chuông cửa video hồn chỉnh có khả ứng dụng