基于ARMLinux的无线视频监控系统的设计与实现图文.docx
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基于ARMLinux的无线视频监控系统的设计与实现图文
管理与维护
MA、AGEME、T
A、D
MAINTENAN(E
团黑黑隅■黑
杨
(北京交通大学
第19卷第12期
V01.19
N0.12
文章编号:
1005—8451(20to)12-0046-04
基于ARM—Linux的无线视频监控系统的设计与实现
鑫,贾怀义
100044)
电子信息工程学院,北京
摘要:
介绍一种基于¥3C2410硬件平台和嵌入式Linux操作系统的无线视频监控系统的总体设计方案,描述系统的总体结构和主要功能模块的设计与实现。
嵌入式端作为视频监控终端,实现视频图像的采集、压缩和传输功能,并通过无线局域网成功地传输视频压缩数据。
PC端作为视频监控控制终端,实现视频图像数据的接收和显示。
本系统可靠性高且易于使用,通过系统测试,得到实时流畅的视频监控画面。
父键涧:
视频监控;嵌入式Linux;WLAN;MPEG一4中网分类吁:
U285.2
文献标谚:
码:
A
DesignandimplementationofWirelessVideoSurveillanceSystembased
on
ARM.Linux
YANGXjn.JIAHuai.vi
(SchoolofElectronicandInformationEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing
Abstract:
Thispaperintroducedhardwareplatform
gross
a
100044,China)
on
kind
ofWirelessVideoSupervisorySystem’SoveralldesignwhichWaSbased
and
the¥3C2410
andtheEmbeddedLinuxOperatingSystem。
describedthedesigntheimplementationoftheSystem’S
structureandthe
majorfunctionmodule.TheembeddedendWaSthevideomonitorterminal,whichimplementedthe
WLANsuccessfully.
functionofvideodatagathering,codingandtransmission,andtransmittedthevideodatathroughthe
ThePCendisthevideomonitoringcontrolterminal,whichimplementedreceivingandshowingofthevideodata.ThisSystemWaSwithhighreliabilityandeasypicture
WaS
to
use.ThroughtheSystemtesting,thereal・time,fluentandreliablevideomonitoring
obtained.
Keywords:
videomonitoring;embeddedLinux;WLAN;MPEG-4
随着无线网络技术和数字视频技术的发展,
收稿日期:
2010—08—10
基金项目:
国家自然科学基金重点项目(60736047)。
作者简介:
杨鑫,在读硕士研究生・贾怀义.副教授。
无线视频监控已经被广泛使用。
尤其在一些重要场所,如安全监控或者工业现场控制系统中,为了直观方便地对现场进行实时监视,都安装有无线视频监控系统。
无线局域网日益普及,与有线网络
set
time();//写入初始时间
setset
4结束语
实时时钟芯片DSl2887功能很强大,被大量使用在计算机、工控仪表、电力仪表中,与单片机的接U简单,使用方便,能很好地满足各种定时计时功能,该系统已得到应用。
此外,读者还可以外接当前应用广泛的DSl8820来测量温度,使系统更加完善。
参考文献:
【l】孙育才,王荣兴,孙华.ATMEL新型AT89S52系列单
片机及其应用[M】.北京:
清华大学出版社,2005.
date();//写入初始日期Week();//写入初始星期
ds(0x0B,0x26);//寄存器B初始化
set
alarm();//设定初始闹钟ds(0xoc);//读寄存器Ccomfox38);//LCD显示设置com(0xoc);//LCD开显示关光标com(0x06);//读写字符后指针和光标
writereadwritewritewrite
加一
write—com(0x01);//LCD清屏
write—com(0x80);//设置数据初始地址指针
………………………}
万方数据
第19卷第12期基于ARMo。
inux的无线视频监控系统的设lP与灾现
管理与维护
相比,无线网络具有组网灵活,可扩展性强,便携性好,网络改造方便,维护费用低等优点,这使得
基于无线局域网的视频传输成为研究热点。
n藤
鬻
光线通信I—4纱I
篮丛
WLANPC
I奎』:
!
造I
1系统总体设计
本文提出一种基于WLAN的armlinux嵌入式视频监控系统,该系统以ARM9芯片为丰CPU,同时采用代码开放的操作系统linux。
USB摄像头采集的视频信号经过处理后经视频压缩算法MPEG一4压缩后,通过内部总线送到CPU,然后经过802.1lWLAN网络实时传输到用户的监视器上,实现图像的分析、存储和显示功能。
本文的研究工作如下:
(1)系统整体平台的构建。
(2)USB摄像头驱动及WLAN无线网卡驱动的移植。
(3)基于MPEG一4算法的视频数据压缩。
(4)RTP/UDP/IP协议的数据传输。
视频监控系统总体结构分为两个部分:
视频监控终端设备;视频监控网络平台系统。
视频监控终端设备发出的视频数据通过802.11WLAN网络传输到与视频监控网络平台所连接的接入点(Ac-
tess
Point,AP),传输过程使用RTP/UDP/IP协
议。
终端设备负责采集实时视频数据,是整个监控系统的数据终端。
当监控网络平台发送命令要求获得数据时,终端把实时数据通过无线局域网发送给它,本系统的总体功能示意图如图1。
舫器≮隔
噼户妙
图1
系统总体功能示意图
2系统硬件设计
硬件系统主要组成部分”3】包括:
ARM9处理器及其外围电路、摄像头、802.1lb/g无线网卡以及接收端PC等。
框架图如图2。
2.1ARM9处理器及其外I目I乜路
万方数据
无线链路
图2硬件系统框架圈
核心CPU采用主流ARM9处理器¥3C2410。
S3C2410处理器是ARM920T处理器核,采用
0.18
um制造工艺的32bit微控制器。
该处理器
拥有:
独立的l6
KB指令Cache和l
6
KB数据
Cache,内存管理单元MMU(MenoryManagmentUnit),支持TFT的LCD控制器,NAND(直接存储器传输闪存控制器),3路UART(Universal
Asynchronous
Receiver/Transmitter通用异步接
收/发送装置),4路DMA,4路带PWM(脉宽调制)的Timer,I/O口,RTC,8路10
bitADC,Touch
Screen接口,IIC—BUS接口,IIS—BUS接I:
1,2个USB主机,1个USB设备,SD主机和MMC接口,2路SPI(SerialPeripheral
Interface\串行外围设
备接口)。
s
3C241
0处理器最高可运行在203
MHz。
2.2摄像火
摄像头的功能是从监控现场采集图像数据,并传输给处理器进行处理。
本系统采用ZC30l芯片的USB接门摄像头【21,它与各图像传感器兼容性良好,在自动曝光、增益、白平衡、色彩、噪点控制、伽马校正以及动态缩放边缘抗锯齿算法方面都有其独到之处,图像转换速度也非常快,保证了摄像头画面的流畅度。
ZC301芯片摄像头需要通过编译开源驱动源码,加载驱动模块才能正常运行【引。
2.3802.1lb/g无线网忙
本系统的无线通信模块主要是通过USB接口
的WLAN无线嘲卡来实现的。
这里采用的是TP—
LINK
32lG无线网卡,它采用RalinkRT73芯片,
可移植性强,采用OFDM,CCK,DQIPSK,DBPSK等调制方式,遵从802.1lb/g协议,传输速率为
54
Mb/s,室内最远距离为40m,室外最远距离
为330m,能满足局域网内视频传输的要求。
3系统软件没计
本系统的软件设计主要分布在数据的采集压
管理与维护缩模块、无线通信模块以及网络传输模块。
主要包括操作系统、驱动程序、MPEG一4视频编解码和应用程序。
本系统的软件实现步骤如下。
3.1嵌入式系统开发f白的搭建
搭建嵌入式系统开发平台的主要工作有选择嵌入式操作系统、建立交叉编译环境、移植系统引导程序Bootloader以及根据所要实现的功能裁剪和编译操作系统内核【1’21。
由于Linux具有开放性,可以支持不同的设备,支持不同的配置,成本极低,是一种可以运行于各种硬件平台的优秀操作系统,所以本系统选择的是内核版本为2.6的Linux操作系统。
3.2采集J蕞缩模块
采集压缩模块主要是进行摄像头驱动程序的移植和MPEG一4视频数据编码的实现。
本系统采用的摄像头芯片是中星微电子的ZC30lP芯片,为支持这种芯片的摄像头,需要先下载嵌入式专用的摄像头补丁源码包usb-2.6.8.1.patch.tar.gz。
下载源码包后执行以下操作步骤。
(1)将源码包放入内核文件/drivers/usb中,输入命令tar
zxvf
usb-2.6.8.1.patch.tar.gz解压源
码包得到usb・2.6.8.1—2.patch。
执行命令patchpl
<usb.2.6.8.1—2.patch,这时会在usb/media下出现
目录SPCA5XX。
(2)makemenuconfig编辑内核。
找到<謇>
Multimediadevice.>下的Videoforlinux,在usb
support一>目录下<謇>选择supportforusb
aft<M>
选择spca5xx。
(3)make
zlmage,make
module,在spca5xx
中会出现模块spca5xx.ko,将模块spca5xx.ko放入NFS共享文件夹。
(4)下载烧写至ARM芯片。
至此,便完成USB摄像头驱动的编译和移植。
输入命令insmodspca.5xx.CO就可成功实现USB摄像头驱动模块的动态加载,用户态程序可对USB摄像头进行调
用【4—61。
根据嵌入式系统的特点以及性能指标,本文的设计主要利用了MPEG-4的基本视频编码模块,并选择了XviD编码器作为本系统编码模块的原型【2I。
XviD是一个开源的而且具有可移植性的编码软件。
对核心编码库xvidcore进行交叉编
万方数据
第19卷第12期
译,将编译生成的xvid—bench,xvid—decraw,xvid—
encraw
3个文件通过串口下载到目标板上运行
即可。
3.3无线通f占模块
无线通信模块的软件实现主要是对TP-LINK321G无线网卡驱动程序的移植【41。
Linux下对于硬件的驱动可以有两种方式:
(1)直接加载到内核代码中,启动内核时就会驱动此硬件设备。
(2)以模块方式进行加载,在已经移植的嵌入式Linux平台上进行驱动程序加载。
这两种加载方式,前者需要改变内核结构,而且在改变驱动程序时又要进行重复编译,工作量较大。
比较而言,后者的灵活性更大。
因此,该系统中无线网卡的驱动加载采用第2种方式。
TP—LINK
32l
G无线网
卡使用的是rt73芯片,该芯片有开源的Linux驱动,将其Makefile文件修改后进行交叉编译生成驱动rt73.ko文件。
将rt73.ko下载到ARM板上后,使用insmod命令进行加载,并设置无线网卡的IP地址和DNS地址等参数。
3.4网络传输模块
RTP协议是目前解决流媒体实时传输问题的最好办法”1,要在Linux平台上进行实时传送编程,可以考虑使用一些开放源代码的RTP库,如LIBRTP、JRTPLlB等。
JRTPLIB是一个面向对象的RTP库,它完全遵循RFCl889设计,在很多场合下是一个非常不错的选择。
JRTPLIB是一个用C++语言实现的RTP库,这个库使用SOCKET机制实现网络通讯。
本系统使用的是jrtplib-2.8.tar源码包,解压缩后对其进行交义编译并用makeinstall命令进行安装。
3.5客J、端应J}fI程序
客户端监控平台的主要作用有两个:
(1)向ARM端发送控制指令,指示ARM端进行相关动作。
(2)接收ARM端传来的图像数据,进行相应的解码并显示,实现视频数据的接收、储存、录制、抓图等功能。
为实现对M4V的解码,Windows上也需要建立xvid的静态链接库,以方便调用xvid的库函数对M4V图像数据进行解码。
基于MPEG-4解码方
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ARM
l一…∞t‘EwqI%K{#∞&l}#《Ⅸ
蕾理与维护
目4
I,越tⅧ靖口号&■幽5为输出为M4V格式幽片时系统控制终端宙u嘲。
依次分刖显币r4个桩像又所抓墩的嘲像。
通过系统的删试.我们得剑了较为}赢畅和实
万方数据
时的雠频监控阁悔,‘I预期毖车*I符
目5EP(§*i¥4十*鼍*■出∞MP5G-4#}目
5打;求语
本文寅现丁基丁ARM-Linux的尢线视频监控系统,ARM端作为视频监控终端寅现了视频图像的采集、压缩自l传输功能.J#通过无线局域网成功地传输r视频压缩牧据。
Pc端作为视频监控控制终端.吱现了砚额闱像数据的接收和显示。
测试结果娃水,系统戈现的功能和性能肚本符合预期。
但足卡系统时网络闪毒考虑小够垒面.F~步【作叮以加八流量控制自J带啦控制相荧话浊,使其庄较f:
璺网络环境下册保持较好的视频质疑。
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- 基于 ARMLinux 无线 视频 监控 系统 设计 实现 图文