用于视频监视的云台镜头系统串行通信的实现[*]

董延军　金蕾　司维　周恕义

（北京工业大学现代教育技术中心，zsy@bjut.edu.cn）

 

摘　要：本文介绍了如何运用VB6.0的通信控件Mscomm来实现云台镜头的串行通信，内容包括云台镜头系统介绍、设计原理和软件设计部分介绍等。

关键词：云台镜头　串行通信　视频　VB6.0　Mscomm控件

 

在实时监控、在线直播、公安、教育等许多领域都需要用到计算机控制云台动作及CCD摄像头的焦距、光圈。云台镜头控制系统是通过计算机串口/并口发送控制指令到解码器，再由解码器控制相应的继电器达到各个电源并关的闭合，从而实现摄像头在垂直方向的运动、水平方向的摆动以及电子镜头的聚焦、光圈和变倍。VisualBasic6.0是在Windows平台下开发串行通信程序的高效编程语言工具，一方面我们可以利用VB本身提供的ActiveX控件，另一方面可通过调用由C＋＋开发的动态链接库（DLL）来控制硬件操作。本文将介绍利用VB6.0通信控件Mscomm来实现云台镜头控制系统的串行通信。

 

1 云台镜头控制系统介绍

图1 云台控制系统设备布局和连线示意图 

 

云台、镜头控制系统由计算机、解码器、云台和CCD摄像头等组成。一台计算主机可通过解码器阵列控制多个云台，控制系统的布局和连线示意如图1所示。在本系统中，用户可以通过计算机串口发出控制指令，解码器解析指令，获知操作对象（具体哪个云台）、操作动作（俯仰、左右摆动等）后，通过继电器接通/断开相应的线路，从而使相应电机运转或停止。除此之外，云台一般还有自动开关控制。如果自动开关打开，云台可自动进行左右摆动，当一个方向摆动到尽头时，会触发一个限位行程开关而转向方向。关闭自动，则停止摆动。

 

2 设计原理

 

在云台镜头控制系统中，解码器起着核心的地位。设计云台镜头控制系统主要解决的问题是将各项操作进行编码，这样解码器收到指令后，才能够正确解析并控制继电器的断开闭合。解码器是用来与计算机进行通信的一种设备，它封装了底层硬件程序的编写，因此我们只需要利用解码器开发商提供的有关协议，通过RS232或者RS485串行接口对解码器发出指令即可^[3]。

本系统中我们采用常用的RS-232串口进行控制。串行通信RS-232端口是计算机上的标准配置，主要是利用来和其它设备进行数据传输和接收。在云台镜头控制系统当中，一般只用到数据发送，也就是说只需要RS-232串口9芯中的TXD和GND两个针与解码器相连。

设计原理如图2所示：

 

VB程序

MSComm控件控空间

VB解析指令

串行端口

解码器接收指令

控制云台镜头动作

 

 

 

 

 

 

 

 

　

图2 云台镜头工作示意图

3 串行通信的实现

 

3.1 VB的Mscomm控件设置^[1][2]

打开VB界面中project菜单下的Components，选择Microsoft  Comm Control 6.0把Mscomm32.ocx控件调入工具框中即可使用。表1为与本系统有关的Mscomm控件属性描述。

表1 Mscomm属性

属性	名称	类型	说明
Comport	串口号	Short	设置并返回通信端口
PortOpen	串口状态	BOOL	设置并返回通信端口的状态，也可以打开和关闭端口
Settings	参数设置	String	以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位
Output	发送数据	Variant	向发送缓冲区写入数据

图3控制端口的设置

  　根据解码器提供的通信协议，我们对Mscomm控件进行初始化，这里我们选用的是ADT 8060 解码器。下面为初始化的部分程序：

     Mscomm1.commport=1            ‘选用com1

     Mscomm1.settings=”4800,N,8,1”    ‘波特率为4800，无奇偶校验，数据位为8，停止位为1

     If  Mscomm1.portopen=false then　 ‘打开端口　

        Mscomm1.portopen=true

     End if

    为了做成通用的云台镜头控制系统，一般对端口的设置要做成可进行改变参数的对话框。图3为可进行变更设置的通用对话框。

 

3.2 云台地址的选择^[4]

解码器电路板上有个8位的拨码开关BM1,用来设置解码器的地址码和通信协议。地址码为低6位，可设置64个地址（0－63）。第N路（1≤N≤64）地址码为N－1，把N－1变换为二进制表示，按照拨码开关ON代表“1”，OFF代表“0”的原则，可设置任一路的地址码。例如：第16路，地址为16－1＝15，15对应的二进制为01111。

 

3.3 数据编码

   数据编码是串行通信当中的核心部分，下面结合ADT8060解码器通信协议来说明如何进行正确编码。

ADT8060解码器通信协议的说明如表2：（图中的数据为16进制）

表2  ADT8060解码器通信协议

　　在表1当中我们可以看到，在VB中Mscomm控件的属性Output类型属于Variant，所以我们可以通过Byte Array添加二进制数据，也可以通过String添中文本数据。据此，我们可以结合厂商提供的协议，灵活地开发程序。控制领域使用十六进制数非常普遍，而十进制数在生活当中更为常用，因此在现有的许多软件开发中大都进行了二者之间的转化。笔者在开发当中发现，直接利用协议给解码器发码，是非常直接和有效的手段，无需再进行十六进制和十进制之间的转化，也即无须用到VB中的Val和Hex（函数），或者另外编制程序。这部分程序的编制思路如下：

   在模块当中我们先定义几个相关的公共数组变量，

Public ByteCodeAct(5) As Byte     '状态控制指令集

Public curChoose As Integer        '当前选中的云台

Public data1, data2, data3, data4, data5 As String　　‘协议文本数据

　在程序的指令当中，我们将这些协议文本数据赋给状态控制指令当中，

　‘例如UP指令

   data1=”40”     

   data2=”43”

   data4=”01”     

curChoose ＝2

ByteCodeAct(1) = "&H" + data1

   ByteCodeAct(2) = "&H" + data2

   ByteCodeAct(3) = curChoose

   ByteCodeAct(4) = "&H" + data4

   ‘和校验

   ByteCodeAct(5) = ByteCodeAct(1)＋ ByteCodeAct(2) ＋ByteCodeAct(3) ＋ByteCodeAct(4)

   MSComm1.Output = ByteCodeAct    ‘发送指令

   以上发送的数据当中，除了地址码外，其余的都是十六进制数，因此在其前面都要加"&H"。地址码一般都按十进制来称呼，比如1路，2路，所以直接用十进制数进行发送即可。

 

3.4系统界面的设计

通用的程序要求系统方便为用户所用，因此界面的设计要简明而且通用。这样，当程序连接新的解码器时，只需要在对话框中修改指令编码文件的数据即可，无需修改和重新编译系统程序了。图4，图5为系统操作及设置界面。

 

 

图4用户操作主界面

图5设置控制码对话框