Протоколы для управления камерами

В качестве протокола для управления камерами выбран RS-232, который связывает компьютер (с соответствующим программным обеспечением) и преобразователь интерфейсов. Протокол RS-422 предназначен для передачи управляющих воздействий на контроллер поворотных механизмов камер и трансфокаторов.
В данном случае такой выбор протоколов обмена обусловлен их техническими характеристиками и принципами работы.

Технические характеристики RS- протоколов
Протоколы RS-232 и RS-422 являются дуплексными протоколами, применение дуплексного протокола позволяет принимать и передавать информацию одновременно, то есть оба оконечных устройства могут быть приемниками и передатчиками одновременно. Важное отличие протокола RS-232 состоит в том, что они используют небалансный сигнал, в то время как RS-422 использует балансный. Небалансный сигнал передается по несбалансированной линии, которая представляет собой «землю» и одиночный сигнальный провод. Балансный сигнал передается по сбалансированной линии, в котором присутствуют «земля» и пара проводов, разница напряжений между которыми используется для приема и передачи сигнала. Сбалансированный сигнал передается быстрее и дальше, чем несбалансированный.

 

 

RS-232

RS-422

Соединения

Одиночный провод

Одиночный провод/много соединений допустимо

Количество устройств

1 передатчик
1 приемник

5 передатчиков
10 приемников на 1 передатчик

Вид протокола

дуплексный

Дуплексный

Макс. длинна провода

~15.25 м. При 19.2Kbps

~1220 м. При 100Kbps

Макс. скорость передачи

19.2Kbps для 15 м.

10Mbps для 15 м

Сигнал

небалансный

Балансный

двоичная 1

-5В мин.
-15В макс.

2В мин. (A>B)

6В макс. (A>B)

двоичный 0

5В мин.
15В макс.

2В мин. (B>A)

6В макс. (B>A)

Мин. входное напряжение

+/- 3В

0.2В

Выходной ток

500мА

150мА

Принцип работы протокола RS-232 
Все оборудование, соединяемое по RS-232 протоколу, разделяют на DCE оборудование - передачи данных, и DTE - терминальное оборудование. Различие заключается в разъемах и разводке разъемов.

 

DCE

DTE

Pin 1

Защитное заземление

Защитное заземление

Pin 2

Прием данных

Передача данных

Pin 3

Передача данных

Прием данных

Pin 4

Запрос на прием

Запрос на передачу

Pin 5

Запрос на передачу

Запрос на прием

Pin 6

Готов выход

Готов вход

Pin 7

Земля сигнальная

Земля сигнальная

Pin 8

Несущий выход

Несущий вход

Pin 9

Не указано

Не указано

Принцип работы протокола RS-422 
RS-422 используют экранированную витую пару, экран в качестве сигнальной «земли», земля не используется для определения логического состояния линии, при этом сигнал уровня RS-422 является парафазным. Стандарт на RS-422 предусматривает 32 пары передатчик/приемник. На данный момент возможности протокола RS-422 расширены, теперь он поддерживает от 128 до 255 устройств на одной линии. Протокол RS-422 предусматривает использование четырехжильной экранированной витой пары, при этом получается полный дуплекс. В таком случае необходимо, чтобы одно из устройств было сконфигурировано как ведущее, а остальные как ведомые. Тогда все ведомые устройства общаются только с ведущим устройством, и никогда не передают ничего напрямую друг другу. RS-422 использует строго разделенные две пары проводов, одну пару для приема, одну для передачи и еще по одной на каждый сигнал контроля/подтверждения.

Принцип взаимодействия протоколаRS-232 и преобразователя интерфейсов
Программа управления камерами вырабатывает управляющие сигналы, в зависимости от данных поступивших от оператора системы видеонаблюдения, по протоколу (RS-232) соответствующие биты кода команды передаются на преобразователь интерфейсов.

Преобразователь интерфейсов 
Идея интерфейсного преобразователя состоит в том, чтобы со стороны управляющего компьютера, при передаче данных, преобразовать сигнал уровня RS-232 в сигнал уровня Транзисторно-Транзисторной Логики (ТТЛ) или Комплиментарных полупроводников со структурой металл – оксид – полупроводник (КМОП), а затем в парафазный сигнал, соответствующий передающей среде RS-422. При обратной передаче, парафазный сигнал преобразуется в уровень ТТЛ, а затем в сигнал соответствующий интерфейсу RS-232.
Контроллер поворотного механизма камеры и трансфокатора.
Контроллер поворотного механизма камер и трансфокаторов предназначен для преобразования управляющего сигнала, поступившего от оператора системы и полученного по интерфейсу RS-422, в управляющие воздействия, которое направлено на включение двигателей поворотного механизма и механизма управления трансфокаторами. 

Контроллер 
Восьмиразрядное устройство, то есть за каждый такт, вырабатываемый своим генератором частот, контроллер может обработать восемь бит информации, из которых четыре бита должно идти на код команды и еще четыре - на код адреса камеры. Таким образом, используя этот контроллер интерфейсов, можно закодировать до шестнадцати команд и управлять шестнадцатью камерами. Контроллер обрабатывает первые четыре бита, как код адреса камеры, вторые четыре бита, как код команды. Контроллер преобразует команды, пришедшие от оператора в соответствии с алгоритмом, заложенном в ПЗУ, и подает на свои выходы, электрические потенциалы согласно данным, полученным после обработки. Каждый выход данного контроллера соединен с входом двигателя, который вращается в соответствии с поступившим сигналом. От двигателей движение передается на камеру или на объектив. Другая задача контроллера - это следить за положением камеры во время поворота и за положением ее объектива. При достижении камерой или объективом крайнего положения контроллер перестает подавать соответствующие управляющие воздействия на свои выходы.

Ниже приведены команды управления камерами, которые программа выставляет на шину RS-232 согласно действиям оператора системы видеонаблюдения. Помимо команд управления на шину необходимо подать адреса контроллеров и соответствующие им адреса камер.

 Команды

Вверх

0000

Вниз

0001

Вверх-влево

0100

Вверх-вправо

0101

Вниз-влево

0110

Вниз-вправо

0111

STOP-Telemetry(Возвращение поворотного механизма камеры в исходное положение)

1000

Фокус (плюс)

1001

Фокус (минус)

1010

Zoom (плюс)

1011

Zoom (минус)

1100

STOP-Transfokator (Возвращение механизма управления трансфокаторами камеры в исходное положение)

1101

Авто  

1110

(Автоматическое вращение Вправо-влево)STOP-Авто

1111

Предустановки
Предустановка, заранее предусмотренная оператором системы безопасности, - последовательность движения камеры с возможностью настройки фокуса и зумирования.
Предустановка №1(П1) Влево - STOP-Telemetry – Вправо - STOP-Telemetry – Вниз - STOP-Telemetry – Вверх - STOP-Telemetry.
Предустановка №2 (П2) Вверх-влево - STOP-Telemetry - Вниз-вправо - STOP-Telemetry.
Предустановка №3 (П3) Вверх-вправо - STOP-Telemetry - Вниз-влево - STOP-Telemetry.
Предустановка №4 (П4) Zoom (плюс) – Влево - STOP-Telemetry – Zoom (минус) – Вправо - STOP-Telemetry - Zoom (плюс) – Вверх-влево - STOP-Telemetry – Zoom (минус) – Вниз-вправо - STOP-Telemetry.