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k8娱乐手机客户端:基于嵌入式系统的网络视频监控系统设计



一、小序

利用嵌入式收集技巧的监控系统是监控领域最新的成长趋势,嵌入式收集监控系统是电子技巧、谋略机技巧、通信技巧和自动化技巧快速成长并互相结合的高新技巧产品,嵌入式收集技巧改变以往的监控系统体系布局,满意了今世监控系统的可扩展性、散播式、实时性等,可广泛利用在电信、电力、交通、银行、水利、智能大年夜厦等领域。恰是在这一背景下,本文设计了一种嵌入式收集化视频监控系统,该系统在32位高机能嵌入式处置惩罚器和专用视频压缩芯片的硬件平台上,采纳MPEG-4编码技巧,嵌入式Linux操作系统和流媒体技巧进行设计。使用本系统可以进行收集数字化视频监控,k8娱乐手机客户端具有体积小、图像质量稳定、远间隔监控等优点,具有优越的利用与成长前景。 本文从视频监控技巧的成长历史和嵌入式系统的现状入手,阐发了嵌入式收集视频监控系统相关技巧,对通用的嵌入式处置惩罚器和专用视频压缩芯片进行了深入的钻研,给出了全部系统的设计规划和功能筹划。基于上面的背景和对市场进行深入查询造访取证,钻研了今朝盛行的嵌入式系统和MPEG-4专用视频压缩芯片规划,在嵌入式系统方面确定了在AT91RM9200芯片上构建嵌入式Web办事器的办理规划。

二、系统的总体设计

全部收集视频监控系统采纳C/S布局,从主体上分为两部分:办事器端和客户端。办事器端主要包括嵌入式处置惩罚器、摄像头及其他外围帮助设备,同时还包孕运行在嵌入式平台上的采集、压缩与传输法度榜样;客户端则是通俗PC机,经由过程它进行图像接管与回放。收集视频监控系统的基础处置惩罚机理,即前真个视频监控办事器k8娱乐手机客户端从现场的摄像头捕获实时的视频信息,压缩处置惩罚后再经由过程以太网传输到远真个监控终端上。

系统的整体布局如图1所示,视频图像采集和打包发送在办事器端完成,图像的接管与回放将在客户端完成。

图1、系统布局图

三、系统的硬件设计

系统采纳模块化设计规划,主要包括以下几个模块:主节制器模块、存储电路模块、外围接口电路模块、电源和复位电路,如图2所示。

图2、系统硬件布局图

1、AT91RM9200主控器模块

主控器模块是全部系统的核心,选用的是ATMEL公司的AT91RM9200。它是一款基于ARM920T 核的32位微节制器。该处置惩罚器最高运行频率可达到200MPS,它的低功耗、精简和全静态设计分外得当于对资源和功耗敏感的利用。AT91RM9200供给了富厚的片内资本,支持Linux,是本系统的相宜选择。它能完成全部系统的调整事情,在系统上电时设置设置设备摆设摆设所有需事情的芯片的功能寄存器,完成视频流的编码,并经由过程以太网节制器节制物理层芯片发送视频码流。

AT91RM9200微处置惩罚器最高主频为180 MHz,其双向、32位外部数据总线支持8/16/32位数据宽度,26位地址总线可以对最大年夜64 MB空间进行寻址。片内集成了异常富厚的外围功能模块,包括内存治理单元(MMU)、内部包孕16 KB的SRAM和128 KB的ROM,16 KB的数据缓存以及16 KB的指令缓存。其外部总线接口节制器(EBI),支持SDRAM,静态存储器,Burst FLASH以及Compact FLASH。为了前进系统机能还扩展了以下外设;增强的时钟发生器电源治理节制器(PMC);系统准时器(ST);及不时钟(RTC);高档中断节制器(AIC);4个32位PIO节制器;20通道的外设数据节制器(PDC);10/100兆Base-T型以太网卡接口;4个通用同步/异步串行收发器(UASRT)以及JTAG/ICE接口等。

在系统中AT91RM9200必要1.8 V和3.3 V电源,别的,大年夜部特别围器件必要3.3 Vk8娱乐手机客户端电源,小部特别围器件还必要5 V电源,假设输入电压为5 V直流稳压电源。为了获得靠得住的3.3 V电压,此处选用的电压转换芯片是NCPlll7ST33T3,它的输入电压为5 V,输出电压为3.3 V,最大年夜输出电流为0.8 A。同样,为了获得靠得住的1.8 V电压,选用NCPlll7STl8T3,它的输入电压为5 V,输出电压为1.8 V,最大年夜输出电流为0.8 A。因为3.3 V和1.8 V属于NCPlll7系列的2个固定输出电压,以是设计对照简单,只必要在电路中与芯片并联2个范例值为10 tlf、的滤波电容即可。

2、系统存储电路模块

主控器还需一些外围存储单元如Nor Flash和SDRAM。Nor Flash 中包孕Linux 的Bootloader、系统内核、文件系统、利用法度榜样以及情况变量和系统设置设置设备摆设摆设文件等等,同时还预留了一部分空间作为用户应用;SDRAM读k8娱乐手机客户端写速率快,系统运行时把它作为内存单元应用。为充分包管系统的可扩充性,系统设计采纳了8M的Nor Flash和64M的SDRAM。

在收集视频监控系统的设计中,Flash用于寄放操作系统、文件系统和驱动法度榜样等;SDRAM主要用作运行嵌入式操作系统、利用办事法度榜样和临时寄放视音频信息。Flash存储器选用的是Spansion的S29AL016D70TF。它是一个16 Mbit的Flash存储器,容量为2,097,152个字节;采纳48脚TSOP封装和3.0V电源供电。S29AL016D70TF与Hi3510的接口连接框图如图3所示。此中。CE#管脚为芯片使能输入,因为此Flash用于存储向导法度榜样,故此引脚连接EBICSlN#;OE#管脚为输出使能输入,连接EBIOEN;RY/BY为筹备或忙输出管脚,悬空。

图3 Flash存储器接口设计框图

SDRDM存储器选用的是Hynix的HY57V281620ET,它的容量位是16MB(4Banks2M16bits),单片数据宽度是16位,为了增大年夜数据吞吐能力,拔取两片SDRAM构成32位地址宽度,存储容量为32MB。HY57V281620ET的事情电压为3.3V,常见封装为54脚TSOP,兼容LVTTL接口。支持自动刷新(Auto-Refresh)和自刷新(Self-Refresh)。HY57V281620ET与Hi3510的接口连接框图如图4所示。

图4 SDRDM存储器接口设计框图

3、视频采集模块设计

视频采集芯片选用Philips公司临盆的SAA7113H,它是一款功能强大年夜且操作简单的9位视频输入处置惩罚芯片,采纳CMOS工艺,经由过程I2C总线与处置惩罚器或DSP连接可方便地构成利用系统。它内部包孕四路模拟处置惩罚通道,可以选择视频旌旗灯号源并可抗混叠滤波,同时还可以进行模数转换、自动箝位、自动增益节制(AGC)、时钟孕育发生(CGC)、多制式解码,别的还可以对亮度、比较度和饱和度进行节制。设置SAA7113H芯片的事情时钟为24.576MHz,数据输出款式为4:2:2,帧频为25fps。视频采集芯片SAA7113H在上电后,并不是急速采集模拟视频旌旗灯号进行A/D转换,它必须由Hi3510经由过程I2C总线对其内部寄存器进行初始化设置后,才能正常事情。视频采集芯片SAA7113H与Hi3510的接口连接框图如图5所示。

图5视频采集电路道理框图

4、外围电路模块

本设计用到的外设有USB接口,网卡接口,串行接口和JTAG接口。同时为包管系统将来的可扩展性,系统还预留了PC104接口和大年夜量的GPIO接口。AT91RM9200处置惩罚器的片内以太网卡端口和收集物理层芯片DM9161E 的MII 接口通信。而且片内以太网卡内置了自力的双缓冲的读写DMA 通道,这样大年夜大年夜供给了数据的发送速率,同时不影响AT91RM9200 的正常运行。

为包管视频采集质量,监控系统选用了罗技等高端品牌的产品,然后摄像头经由过程专用的USB集线器与处置惩罚器单元的USB接口连接。在实时监控状态下,各个摄像头上捕获的图像数据经由过程USB集线器传输到视频监控系统的USB主节制器模块上,然后再由USB主节制器模块交由AT91RM9200处置惩罚器集中处置惩罚。AT91RM9200对采集到的图像进行实时编码压缩,编码之后的码流直接传输到发送缓冲区中,期待发送。着末由上层利用法度榜样将处置惩罚后的视频数据经由过程以太网口进行发送。

四、软件规划

系统的利用软件建立在Linux操作系统之上,嵌入式Linux具有许多优点,如开放源码,功能强大年夜的内核,支持多用户、多线程、多进程、实时性好、功能强大年夜稳定;大年夜小功能可定制等。本系统采纳的嵌入式Linux系统是基于2.6.21的内核,支持了内核抢占式调整,同时调整周期为1ms,是以大年夜大年夜包管了系统的实时性。此外,系统内嵌的嵌入式Linux系统实现了对所有硬件设备的驱动支持,如基于Flash的文件系统、网卡驱动法度榜样、USB驱动法度榜样等等,完全包管了系统的可用性。

在本系统中,软件设计可分为3部分:视频图像数据采集、图像数据的JPEG压缩以及系统平台的收集通信。

1、视频图像数据采集的实现

首先加载USB摄像头驱动法度榜样,接着便是编写一个对视频流采集的利用法度榜样。摄像头中的各类I/O口的节制主要寄托Vide04Linux供给的利用法度榜样接口函数实现,主要有Open、Read、Write等。V4L下的视频采集1。在本系统中,将有关摄像头的各类数据和布局封装成了一个类,主要用到的一些系统调用函数定义如下:

open(“/dev/vide00”,O—RDWR):设备的打开。

close(fd):设备的关闭。

mmap(void+addr,size—t len,int prot,int flags,int fd,off__t offset):

设备缓冲区到内存空间的映射。

munmap(void*addr,size t len):采集事情停止后取消mmap和mbuf的绑定。

ioctl(int Rl,jnt cmd...,):节制I/O的通道。

2、Linux下图象数据的JPEG压缩

因为视频信息数据量过大年夜,是以必须在视频传输前对图像数据进行压缩处置惩罚。在本系统中,摄像头采集过来的图像数据款式为RGB24,经由过程调用Linux下的Libjpeg库来实现视频数据的编码,把RGB24图像数据转换为JPEG款式。下面简述下全部压缩处置惩罚历程:首先初始化JPEG压缩的图片款式,调用jpeg_set—defauhs(&cmjpeg),接着初始化JPEG压缩图片质量,经由过程jpeg_set—ratio(&cmjpeg,raTIo,7rURE)实现。

开始压缩:jpeg_start—compress(&cmjpeg,TURE);for(i--0,line--buf;ibuf 0。((_dst_ptr)cmjpeg.dest)一》buffer,size);

开释内存并销毁cmjpeg变量:jpeg_destory_compress(&cmjpeg)

jpeg_buff_free(&emjpeg);

着末返回return size;返回值size标记了缓冲区中视频数据的实际长度。

3、系统收集通讯的实现

本系统采纳B/S(浏览器/办事器)模式的通信构架。用户只需在远程客户机安装一个通俗的浏览器软件,其他大年夜部分事情由Web办事器完成。B/S模式开拓的监控软件,低落了对系统软件的要求,避免了用户对客户真个安装和设置,实现了软件安装的简单化、自由化。

视频监控系统实现了对USB摄像头的驱动法度榜样,这样上层视频采集法度榜样可以直接经由过程标准的Videk8娱乐手机客户端o4Linux接口函数造访USB摄像头设备,捕获实时的视频流,放入上层缓冲区,同时看护上层办事器软件处置惩罚。

系统中内置了一个完备的基于收集的多用户视频办事器软件,这样当办事器软件监听到有收集客户连接时,急速启动采集进程从缓冲区中把处置惩罚后的视频流数据读出,然后发送给响应的客户连接。同时为了包管监控客户真个简单性与统一性,本系统中的客户端可以直接应用IE软件,即用户打开PC真个IE软件后,直接在地址栏内输入必要造访的设备IP地址或者域名,如192.168.0.5,此时就可以在IE浏览器中显示当前的实时采集图像。

五、结论

本系统采纳嵌入式Linux,操作系统和ARM核处置惩罚器的硬件平台相结合,视频旌旗灯号早年端图像采集设备输出时即为数字旌旗灯号,以收集为传输序言,并基于国际通用的TCP/IP协议,应用流媒体技巧实现视频旌旗灯号在收集上的传输,构成了一个高质量、监控要领机动、靠得住性好和具有易于扩展架构的收集视频监控系统。ARM处置惩罚核和Linux。相结合,很好地表现了全部监控小型化、数字化、收集化、低功耗的优点。系统电路板现已成功设置设置设备摆设摆设和运行,调试结果注解,全部系统具有稳定靠得住、安装简便、资源低廉等特征,可广泛应用在家庭、银行、超市、公开场合等。

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