基于嵌入式Linux的视频监控系统的设计.pdf

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基于嵌入式Linux的视频监控系统的设计刘步中．业张曦煌王庆磊【摘要】在软硬件协同设计的指导思想下，提出了在ARM微处理器平台上移植嵌入式【关键词】嵌入式视频采集视频监控操作系统移植摄像头江南大学信息工程学院，江苏无锡，214000Linux操作系统，并完成视频采集、压缩、控制等任务。为降低产品成本，系统采用AP．M9微处理器$3C2410X作为主处理器，采用普通307)-像素的USB摄像头作为图像采集设备，用软件对视频数据进行MPEG一4压缩。可以通过网络把数据传到中心服务器显示并保存。实现了一种体积小j成本低廉、数字化的监控解决方案，具有广泛的应用价值。一、引言最近几年，随着网络技术和多媒体技术飞速发展，利用嵌入式设备进行数字处理传送成为可能。嵌入式设备具有体积小、功耗低、数字化、安装方便、价格低廉等优点，因此基于嵌入式的视频采集和监控成为了当前嵌入式应用开发领域的一个热门课题。相比较传统的视频采集监控系统，它具有高可靠性、组网方便、可远程监控等优点，因而更适用于工业控制、银行、政府部门的安防系统中u～。本文所介绍的是基于ARM920T内核的$3C2410X开发板为基础的嵌入式视频监控系统的实现，该系统是基于嵌入式硬件平台和Linux操作系统下进行的，采用USB接口的摄像头来进行数字图像采集，利用MPEG一4视频压缩编码方式，可以直接挂到以太网解码播放。二、系统硬件平台设计1、系统总体结构在计算机设计中，硬件设计被看作基础，软件设计被视为灵魂。由于嵌入式系统软硬件是可裁减的，因此在嵌入式系统的硬件系统的确定，直接决定了软件的编写和运行效率。本设计中硬件总体框架主要包括系统存储电路，外围接口电路，电源及复位电路等几个部分，系统硬件总体结构如图l所示。IUSB数码I盟摄像头EdOX处理器概括$3C2410X是Samsu．g$2司推出的具有ARM920T内核的16-／32一bit的嵌入式微处理器，它的低功耗、精简和全静态设计特别适合对成本和功耗敏感的应用。$3C2410X提供了丰富的片内资源：独立的16KB指令和16KB数据的缓存，用于虚拟内存管理的MMU单元，LCD控制器(STN&TFT)，非线性(NAND)FLASH的引导单元，系统管理器(包括片选逻辑控制和PC,口Jtag调试接121电源及复位电路4KB片内网控制器互联图1系统硬件总体结构l以太网2、S3C241一18一s3c2410XSRAMNANDflashSDRAM
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本系统中采用了OV511芯片的网眼300CMO啦像WinCE，Linux等嵌入式操作系统㈣。SDRAM控制器)，3个通道的异步串口(UART)，4个通道的DMA，4个通道的带脉宽调制(PWM)的定时器，输入输出端口，实时时钟单元(RTC)，带有触摸屏接口的8个通道的10一bitADC，IIC总线接口，IIs总线接口，USB的主机单元，USB的设备接口，SD卡和MMC(multimediacard)卡接口，2个通道的SPI接口和锁相环(PLL)时钟发生单元。MPLL产生主时钟，能够使处理器稳定工作在200MHz，使其可以轻松运行$3C2410X支持从NANDFlash启动，NANDFlash具有容量大，价格低等特点。系统采用NANDFlash与SDROM组合，可以获得非常高的性价比。处理器采用1．8V、2．0V内核供电，3．3V存储器供电，3．3V夕b部I／0供电。3、系统工作过程头，基于$3C2410X处理器的开发板上加载USB及V4L驱动，并在此基础上完成摄像头的驱动，实现图像采集与压缩，借助Mencoder编码工具可以将多幅JEPG图片合成AVI视频流，并实现视频回放。最后，如果需要系统还可以通过以太网或UARTN将保存的图片和视频流传到指定位置，实现网路监控。三、嵌入式Linux环境设计本系统选用开源的Linux操作系统，编译环境采用交叉编译调试的方式。嵌入式Linux由内核Kernel采用2．4．18版本，根文件系统使用ramdisk。1、搭建交叉编译环境大多数的Linu】【件开发都是以native方式进行的，即本机开发、调试，本机运行的方式。这种方式通常不适合于嵌入式系统的软件开发，因为对于嵌入式系统的开发，没有足够的资源在本机(即板上系统)运行开发工具和调试工具。本系统编译环境采用交叉编译调试的方式。交叉编译调试环境建立在宿主机(即一台PC机)上。我们这里采用的交叉编译器为aJln—linux—gcc，交叉编译环境的建立需要许多的软件模块协同工作，具体安装不再赘述。2、USB摄像头在Linux下的驱动安装18I本系统选用OV51l芯片的网眼300CMOS,+摄像头，摄像头想要正常运行必须要有驱动程序的支持，Linux自带该芯片的驱动，摄像头的驱动加载采用的是编进内核的