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嵌入式系统/ARM技术中的基于ARM的嵌入式监控系统设计与实现

嵌入式系统/ARM技术

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实现实现

摘要 : 介绍了一种基于ARM7 的监控系统, 详细描述了嵌入式网络视频服务器和远程控制平台的设计与实现.通

过自定义协议,系统实现了数据的可靠传输和MPEG-4 视频流图像的平滑传输, 各项指标均符合设计要求. 　　1

引言　　随着视频编解码技术, 计算机网络技术, 数字信号处理技术和嵌入式系统的发展, 以嵌入式网络视频服

务器为核心的远该系统把摄像机输出程视频监控系统开始在市场上崭露头角. 的模拟视频信号通过内置的嵌入

式视频编码器直接转换成视频流,通过计算机网络传输出去. 嵌入式网络视频服务器具备视网络通信, 系统控制

等强大功能,直接支持网络视频编码处理, 频传输和网络管理

摘要 : 介绍了一种基于ARM7 的监控系统, 详细描述了嵌入式网络视频服务器和远程控制平台的设计与实现.通过自定义协

议,系统实现了数据的可靠传输和MPEG-4 视频流图像的平滑传输, 各项指标均符合设计要求.

　　1 引言引言

　　随着视频编解码技术, 计算机网络技术, 数字信号处理技术和嵌入式系统的发展, 以嵌入式网络视频服务器为核心的远该系

统把摄像机输出程视频监控系统开始在市场上崭露头角. 的模拟视频信号通过内置的嵌入式视频编码器直接转换成视频流,通

过计算机网络传输出去. 嵌入式网络视频服务器具备视网络通信, 系统控制等强大功能,直接支持网络视频编码处理, 频传输和

网络管理,使得监控范围达到前所未有的广度.目前, 嵌入式网络视频服务器的解决方案主要有以下几种:

　　(1)视频采集芯片+DSP 处理器.该方案中由视频采集芯片完成图像的预处理,由 DSP 完成图像的存储, 基于 MPEG-4, H. 或

M-JPEG 标准的图像压缩, 网络传输. 文献中提出了基于 263 ADSP-BF532 的嵌入式网络视频服务器方案, 文献中提出了基于

TMS320DSC21 的嵌入式网络摄像机的方案.该方案的主要缺点是控制不够灵活,由于 DSP 通常没有强大的操作系统,功能单

一,不适合做系统控制.

　　(2)视频采集芯片+图像压缩芯片+嵌入式处理器.文献[4]提出了一种采用 Philips 公司的视频解码芯片 SSAA7114H 进行图

像采集, 采用 Intime 公司的 MPEG-4 编码芯片 IME6400 进行图像压缩, 摩托罗拉公司的嵌入式处理器 MCF5307 组成嵌入式

视频监控服务器方案.该方案的主要缺点是缺乏强大的图像处理能力,整个系统软件必须运行于 μCLinux 之上,系统成本较高.

　　(3)ARM 嵌入式处理器+DSP 处理器.现在已有一些基于 ARM 和 DSP 的嵌入式视频监控方案, 文献中提出一种采用以

AnalogDevices 公司的 BF533 实现 MPEG-4 标准的图像压缩, Intel 公司的 XscalePXA261 作为控制的嵌入式视频监控系统.

文献中提出了一种采用 SAA7114A 进行图像采集 , 采用 TMS320C6202B 进行 MJPEG2000 标准的图像压缩,以嵌入

式 ARM 芯片 S3C4510 进行系统控制和网络传输的嵌入式网络视频服务器方案.该方案的主要缺点是:由于要使用 ARM 芯片对

调试, 使用较困难,整个系统软件 DSP 的寄存器进行操作,设计, 必须运行于 μCLinux 之上,系统成本偏高.

　　本文提出的矩阵系统的模块化设计便于将来系统的升级和扩展,即使在将来扩展时,也不需要替换现有设备,而只需软件符

合模块化的设计升级或添加硬件,从而保证了系统的延续性. 原则,设计, 调试更加容易,使用更方便. (2)为缩短系统开发周期, 提

高系统的可靠性,本系统未使用嵌入式 μCLinux 操作系统,而是通过自定义电话号码协议,切换协议,报警协议及精简的 TCP/IP

协议等,系统实现了数据的可靠传输和 MPEG-4 视频流图像的平滑传输与其它嵌入式视频服务器方案相比, 系统功能更加强大,

使用更加方便,更加节省成本.

　　2 系统整体结构设计系统整体结构设计

　　　　2.1 系统的总体设计原则系统的总体设计原则

　　　2.1.1 合理性合理性

　　这是系统设计的基本原则,注重周界防范, 将危险排除在小区之外; 强调总体防范, 即以小区为中心 (而非住户为中心) 进行

防范; 立体防范, 多种防范手段相结合, 主要考虑在该小区界设红外线入侵探测系统和电视监控系统,小区的主入口大门设全方

位可调焦高清晰度摄像机,其最低照度应为 1在单元门入口, 车库口设 3LUX 才能保证其良好的夜视效果, 超广角摄像机, 覆盖整

个入口区域; 并且通过其长时滞录像机对近期的资料可随意地对任一摄像机所摄取的画面进行回放.车库里的摄像机配置*头,保

证有人破坏时能及时报警.总之, 在力争做到无死角又不浪费摄像机的基础上, 使系统的设计合理并达到最优.

　　2.1.2 可靠实用性可靠实用性

　　从性能价格比的角度考虑, 系统的关键部分全面采用世界著名厂家的产品,保证了整个系统的可靠性. 同时兼顾到功能的完

善和操作简单化的要求, 使本系统达到处理意外情况时反应迅速,正确,提高了保安工作的效率. 《现场总线技术应用 200 例》

李珍辉 : 讲师硕士 - 142 - 360 元 / 年邮局订阅号:82-946 您的论文得到两院院士关注 ARM 开发与应用系统的嵌入式计算机

构成, 在嵌入式操作系统之上运行着系统网络服务器采用的是基于 ARM7 内核的 CPU—— — 的核心软件. STR710F-Z2T6.该

芯片是一款基于 ARM 芯片.它一方面具有低功耗, 高性能等优点; 同时又具有丰富的片上 ARM 处理器的: 资源, 非常适合嵌入式

产品的开发. MPEG-4 多媒体编码芯片则采用北京九为安泰科技有限公司的 Mpeg4 全 D1 网络视频服务器 (编码) 该芯片提

EN4000, 供了丰富的外围硬件接口: 支持 CCIR601 建议的 16Bit 视频解码器接口, 32Bit 数据, 81MHz 的 SDRAM 数据总线接

口, 总 I2C 线接口, 外部音频/PCM 编码器/DSP 接口以及灵活的主机接 I2S 口,可以支持多种类型的 CPU. 图 2 简单介绍了

MPEG-4 硬件视频压缩处理的结构和网络接口.

　　2.1.3 模块化设计模块化设计

　　本套矩阵系统的模块化设计便于将来系统的升级和扩展, 即使在将来扩展时,也不需要替换现有设备,而只需软件升级或添

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