基于USB的嵌入式远程视频监控系统设计.pdf

第26卷第6期重庆工商大学学报(自然科学版)2009年l2月
Vo1．26N0．6JChongqingTechnolBusinessUniv．(NatSciEd)Dec．2009

文章编号：1672—058X(2009)06—0558—05

基于USB的嵌入式远程视频监控系统设计

蒋承延，贾暄
(1．重庆电力高等专科学校，重庆400053；2．西南政法大学教育信息技术中心，重庆401120)

摘要：利用嵌入式系统开发技术与Internet技术，根据固定场所使用的特点，提出了一种采USB摄像
头的嵌入式远程视频监控系统实现方案；本方案采用ARM9S3C2410为处理器和嵌入式Linux作为系统服
务器端，将USB摄像头采集的视频数据压缩后，通过Internet传输实现对固定场所的远程视频监控。
关键词：视频监控；运动检测；嵌入式系统；ARM9S3C2410
中图分类号：TP391．8文献标志码：A

视频监控系统作为安防领域的重要组成部分，是一种防范能力很强的综合性系统。本系统基于嵌入式
Linux的远程视频监控系统，目标是要实现独立的嵌入式智能终端设备及其与以太网的直接接入，从而通过
网络与远端主机进行通信；在嵌入式智能设备终端上要完成视频采集、视频Web服务器，并通过以太网传输
图像到远端主机，供客户端实时监控。采用高度集成的ARM9$3C2410作为系统核心，扩展少数外围设备，
实现了基于嵌入式软硬件平台的远程图像监控系统。

1系统设计

在此是要设计一个以嵌入式系统为中心的用于远程视频监控系统的嵌入式系统，通过该系统可以实现
USB摄像头监控功能和网络传输的功能。整个监控系统构建在局域网(LAN)之上，主要组成部分包括摄像
头、视频服务器、交换机、用户等，如图1所示。
各部分功能说明如下：

__
USB摄像头：采集监控现场数据，传输给视频服务器吾
复
处理；骂
视频服务器：实现图像数据的采集处理，通过网络传输给

客户端显示，每个视频服务器都设定了一个固定的IP地址，用图1监控系统的组成
户可以通过IP地址来访问视频服务器，并能检测运动目标，实
现短信报警；
交换机：为局域网中的各个主机提供网络服务；
用户：为任何一个接入该局域网的计算机，通过浏览器访问视频服务器即可得到监控图像。

收稿日期：2009—09—01；修回日期：2009—10—21。
作者简介：蒋承延(1974一)，男，四川越西县人，副教授，从事计算机及应用研究。
第6期蒋承延，等：基于USB的嵌入式远程视频监控系统的设计559

1．1系统硬件设计
在此设计的远程视频监控系统的设计采用ARM与嵌入式Linux操作系统相结合的方式以获得更高的
性价比，另外ARM是一个比较完全的CPU系统，可扩展的接口丰富，系统扩展空间比较大，比如接3．5寸液
晶屏显示报警图片等。ARM处理器结合嵌入式Linux系统完成系统控制和系统协议转换，视频数据的压缩
及视频流的网络传输通过软件实现，本系统使用的硬件平台功能框图如图2所示。

1．2系统的软件设计

本系统采用了ARMLinux作为操作系统，ARMLinux是移植到ARM内核上的Linux操作系统。Linux
操作系统的源代码中已经有针对各种不同处理器的硬件适配层，在“arch／”下面就包括ARM。但是这还不
能充分涵盖各种ARM芯片在各个方面的功能和部件，各种形式的补丁为原版Linux做出了补充和修改。在
实际的系统中，还要根据系统板的硬件配置进行移植。本系统软件主要由USB驱动程序、嵌入式Linux操作
系统、图像处理程序和报警程序组成，如图3所示。

图2统硬件功能框图图3系统软件的组成部分

2系统实现

2．1USB驱动程序接口与摄像头驱动移植

由于系统平台上运行的是armlinux，启动启用了MMU，系统进入保护模式，所以应用程序就不能直接读
写外设的I／O区域(包括I／O端口和I／O内存)，这时一般要借助于该外设的驱动来进人内核完成这个工
作。本系统中的视频采集分两步实现：一是为USB摄像头在内核中写入驱动，二是要再写入上层应用程序
获取视频数据。
(1)USB驱动程序接口。USB驱动程序包括用户驱动程序、通用总线驱动程序、主机控制器驱动程序
几部分。其中用户驱动程序可以包含多个不同的功能接口对应不同的驱动程序，它们不直接与USB设备硬
件交互，而是通过协议软件的抽象处理完成与设备的不同功能口之间的通信，提供了USB设备的功能操作
及特定子类协议封装；通用总线驱动程序(USBD)拥有特定操作系上抽象出的主机控制器驱动程序的共有
特性，是整个USB驱动程序的核心；主机控制器驱动程序是直接与硬件交互的软件模块，主要实现主机控制
器硬件初始化、负责总线的注册、为USBD层提供相应的接口函数