基于ARM嵌入式局域网视频监控系统的设计与实现

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基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统研究

基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统研究

基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统研究一、概括随着科技的飞速发展,嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。

本文主要研究了基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统的设计、实现与应用。

该系统采用了先进的ARM处理器和Linux操作系统,结合了网络视频监控技术,实现了对实时视频信号的采集、处理、传输和存储等功能。

通过对系统的设计与实现,可以为用户提供一个高效、稳定、安全的视频监控解决方案,满足现代社会对安防监控的需求。

同时本研究还探讨了如何利用现有的软硬件资源,提高系统的性能和稳定性,以及如何将该系统应用于其他领域,拓展其应用范围。

1. 研究背景和意义随着科技的飞速发展,网络视频监控系统在各个领域得到了广泛的应用,如安防、交通、教育等。

特别是在近年来,随着物联网技术的不断成熟,嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。

然而传统的嵌入式网络视频监控系统存在一定的局限性,如实时性差、稳定性低、扩展性不足等问题。

因此研究一种基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统具有重要的理论和实际意义。

首先基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统可以提高系统的实时性和稳定性。

ARM处理器具有低功耗、高性能的特点,而Linux 操作系统具有良好的稳定性和可扩展性。

将这两者结合起来,可以有效地解决传统嵌入式网络视频监控系统中实时性和稳定性方面的问题,为用户提供更加稳定、可靠的监控服务。

其次基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统具有较强的扩展性。

随着视频监控技术的发展,监控场景和需求也在不断变化。

传统的嵌入式网络视频监控系统往往难以满足这些变化的需求。

而基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统可以通过模块化设计和软件定义无线电技术,实现系统的灵活扩展,以适应不同场景和需求的应用。

此外基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统可以降低系统的成本。

随着芯片工艺的进步和开源软件的发展,ARM处理器和Linux 操作系统的价格逐渐降低。

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现摘要随着科技的快速发展,嵌入式网络视频监控系统在安防领域起到了重要作用。

本文基于ARM嵌入式技术,设计并实现了一个高效可靠的嵌入式网络视频监控系统。

文中介绍了系统的整体结构和设计原理,详细阐述了系统中各个模块的功能和实现方法。

通过实验验证,系统能够实时监控指定区域的视频画面,并将数据通过网络传输到远程监控端,实现实时监控和录像回放的功能。

1. 引言随着社会的发展和技术的进步,网络视频监控系统在安防领域起到了不可替代的作用。

传统的监控系统往往需要大量的人力物力,无法满足现代化城市的需要。

而嵌入式网络视频监控系统则具有体积小、功耗低、可靠性高等优势,成为了现代化城市安防的重要组成部分。

本文基于ARM嵌入式技术,设计并实现了一个高效可靠的嵌入式网络视频监控系统。

2. 系统设计2.1 系统结构本系统由嵌入式设备、网络通信模块和远程监控端三部分组成。

嵌入式设备负责采集、压缩和传输视频数据;网络通信模块负责将视频数据通过网络传输到远程监控端;远程监控端负责接收和显示视频数据。

2.2 嵌入式设备嵌入式设备采用ARM架构的处理器,具有高性能和低功耗的特点。

该设备通过摄像头采集视频数据,经过压缩处理后,通过网络接口将数据传输到网络通信模块。

2.3 网络通信模块网络通信模块采用以太网接口,实现视频数据的传输功能。

该模块接收来自嵌入式设备的视频数据,通过网络协议进行打包和传输,将数据发送到远程监控端。

2.4 远程监控端远程监控端接收网络通信模块传输过来的视频数据,并进行解码和显示。

用户可以通过远程监控端实时观察被监控区域的情况,并对视频数据进行录像回放等操作。

3. 系统实现3.1 嵌入式设备实现在嵌入式设备中,我们选择了ARM Cortex-A系列处理器作为主控芯片,该系列处理器结构紧凑,功耗低,计算性能强。

我们通过摄像头采集视频数据,并通过硬件加速器进行视频数据的压缩处理。

基于ARM的嵌入式视频监控系统设计

基于ARM的嵌入式视频监控系统设计

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Li Guo he g, n z n She X iol n a i n
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A bsr t t ac :Th sde in o m be de yse onssso i e a ur ,v d o sg lpr esng t r g ,a r ns iso i sg fe d d s tm c it fv d o c pt e i e ina oc si ,so a e nd ta m si n
m eho t dsofa lssa o pa s n fs lc e nay i nd c m i r o o e td LPC2 0 ARM a iy o hi st an p oc si g c i ,t e e t r a e 21 fm l fc psa he m i r esn h p h x e l n dei n fisrc nd fe i l n t t a e c ig ai n a on r e r t d vi o de o r,T CO N ,O S , sg o t ih a x b e i he sor g onf urto nd c tolofi g a e de c de s l nt D ba klg t c nto ,horz c ih o rl i ontl/ v ria oom un ton T 1 8 vde oc si hi a e tc lz f c i B i o pr esng c p,v s lO S m e u.The cr ui 1 iua D n ic t dei ha a st y t m ntli nt m alsz ,l w w e on um pt nd sm pl sg t tm ke he s se i e ge ,s l ie o po rc s n i a i on e opeai n,S nse d o r to O i t a fPC—

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现毕业设计

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现毕业设计

a基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现目录基于ARM的嵌入式-1 -网络视频监控系统设计与实现.................................................................................... -1 -目录 ............................................................................... -1 -一、绪论............................................................................ -1 -1.1研究意义-1 -1.2市场需求-1 -1.3目前视频监控系统国内外常见方案设计-2 -1.4系统设计目标-3 -1.5技术可行性-4 -二、嵌入式系统介绍................................................................ -5 -2.1嵌入式系统定义-5 -2.2嵌入式系统特点-5 -2.3嵌入式系统的组成-6 -三、视频编解码和网络协议的选择73.1网络传输协议的分析选择73.1.1网络传输协议的分析73.1.2网络协议的选择和设计'123.1.3视频数据传输方式的选择.13 3.2图像压缩算法的分析选择133.2.1压缩的必要性和可能性.133.2.2系统视频压缩方法的选择.14四、监控系统方案设计154.1监控系统总体方案选择154.2监控系统硬件方案设计164.2.1嵌入式处理器的选择164.2.2Flash 的选择184.2.3网卡的选择.184.2.4摄像头的选择184.2.5存储硬盘接口的选择19五、硬件平台设计205.1网络视频监控系统的硬件架构205.2各模块及接口设计215.2.1存储系统模块及接口设计.215.2.2串口电路设计285.2.3调试接口电路305.2.4USB HOST 接口设计315.2.5监控系统硬件整体方案设计315.3监控系统软件整体方案设计325.3.1软件开发平台及开发工具的选择.325.3.2构建嵌入式软件平台335.3.3BootLoader 移植.345.3.4移植Linux2.6.14 内核.405.3.5CGI 简介.435.3.6监控系统软件方案.44六、系统的设备驱动程序移植456.1网卡驱动移植466.1.1核心板网卡移植.466.1.2主板网卡移植486.2摄像头驱动移植54七、监控系统软件的设计及实现557.1监控系统功能模块作用及设计557.2Linux下多线程编程技术571.2.1系统视频压缩方法的选择.587.3视频采集模块软件设计597.3.1关于Video4Linux607.3.2多路图像采集的实现647.4视频编码和解码模块设计647.4.1JPEG 标准657.4.2JPEG 解码677.4.3动态图像解码的优化677.4.4获取压缩后每一帧大小677.4.5WEB服务器搭建687.4.6PC上显示模块设计.727.4.7保存视频文件的设计n7.4.8FTP服务器的设计167.4.9系统运行性能77一、绪论1.1研究意义嵌入式是当今最为热门的概念之一,其应用领域也非常之广泛,无论是在工业控制、交通管理、信息家电、安防,还是个人手持设备,都有着非常广泛的应用。

基于ARM嵌入式的视频监控系统的设计

基于ARM嵌入式的视频监控系统的设计

输主要利用视频服务器来实现 、视频图像显示主要是在远程 像头用良田 ,兼容 SN9C20X 系 列 芯片 的 驱 动 ,本 系 统 的内 核
的主 机 上 实现 视 频 图像 的 浏 览、保 存 和 处理 等 ,Linux 主 机 上 中集成了该驱动。
由 应 用 程 序 实 现 ,Windows 主 机 上 通 过 浏 览 器 上 的 JAVA 程 序实现。 系统原理框图如图 1 所示。
规范,所有的音视频驱动编写都要用到这些接口。 V4L 从 2.4.1.x 的 内 核 版 本 中 开 始 出 现 , 设 计 使 用 的
Video for Linux2(简称 V4L2)是 V4L 的改进版,修复了第一代 中的 部 分 BUG[2]。
设计的图像采集及 处理 程 序 主要 基 于 V4L2 架构 , 通 过 对一些 ioctl 函数的调用来实现 视 频设 备 的 打开 ,图 像 的采 集 处理,图像的显示等。 几个主要的 ioctl 函数的简介:
1)ioctl(fd,VIDIOC_S_FMT, &fmt):用于设置图像的格式。 2)ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req):向 内 存 申 请 缓 冲 区,申请的 buffer 个数存在 count 中。 3)ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf):查 询 已 经 分 配 的 V4L2 的视频缓冲区的相关 信息 , 包 括 视频 缓 冲 区的 使 用 状态、在内核空间的偏移地址、缓冲区长度等。 4)ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf):放一 个 空 的视 频 缓 冲 区到视频缓冲区输入队列中,函数执行成功后,指令的视频 缓冲区进入视频输入队列,在启动视频设备拍摄图像时,相应 的视频数据被保存到视频输入队列相应的视频缓冲区中。 5)ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type):启动 视 频 采集 命令,应用程序调用 VIDIOC_STREAMON 启 动 视频 采 集 命令 后,视频设备驱动程序开始采集视频数据,并把采集到的视 频数据保存到视频驱动的视频缓冲区中。 图像采集处理流程图如图 2 所示。

基于ARM嵌入式局域网视频监控系统的设计与实现

基于ARM嵌入式局域网视频监控系统的设计与实现

构的处理器, 除了具有 ARM 体系结构的共同特点以外, 每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领 域。其中, ARM7, ARM9, ARM9E 和 ARM10 为 4 个通用 处理器系列, 每一个系列提供一套相对独特的性能来满 足不同应用领域的需求。SecurCore 系列专门为安全要求 较高的应用而设计。
2 ARM 处理器概述
采用 RISC 架构的 ARM 微处理器具有体积小、低功 耗、低成本、高性能的特点。它支持 Thumb( 16 位) /ARM ( 32 位) 双指令集, 能很好地兼容 8 位/16 位器件, 大量使 用了寄存器, 指令执行速度更快, 大多数数据操作都可以 在寄存器中完成, 寻址方式灵活简单, 执行效率高, 指令 长 度 固 定 。 ARM 微 处 理 器 目 前 包 括 下 面 几 个 系 列 , ARM7, ARM9, ARM9E, ARM10E, SecurCore, Inter 的 Xs- cale, Inter 的 StrongARM 以及其他厂商基于 ARM 体系结
映射帧数据内存地址
图像数据处理应用
N 判断是否结束? Y
关闭设备
图 2 Linux 下视频采集流程
4.2 视频数据的采集与发送 在主应用程序中利用了 TCP 建立监听程序, 只要监
控软件对其进行连接, 主程序就会被激活, 打开视频采集 设备, 并进行视频数据的循环采集。
首 先 程 序 利 用 第 一 次 TCP 连 接 将 采 集 到 的 视 频 结 构数据( 如视频的尺寸大小, 色彩位数, 深度, 图像是否压 缩, 图像所用的颜色数等) 发送到上位监控软件, 使其对 将要发送的视频数据有一定了解, 并对视频数据正确处 理, 显示出来。关于连续帧采集。在单帧的基础上, 利用 grab_fd.frames 值 确 定 采 集 完 毕 摄 像 头 帧 缓 冲 区 帧 数 据 进行循环的次数 ( 本设计用的摄像头具有双缓冲区即 frames 是 2) 。在循环语句中, 使用 VIDIOCMCCAPTURE ioct1 和 VIDIOCSYNC ioctl 函数完成每帧截取, 要给采 集 到 的 每 帧 图 像 赋 地 址 , 利 用 语 句 buf=grab_data + grab_vm.offSETs[frame], 可得到帧数据的地址 , 然 后 就 能 对刚采集到的一帧的视频数据进行处理。要继续采集可 让采集的 frame=( frame+1) %2, 这样就能使 frame 等于 1, 到下次循环时 frame 就会再赋成 frame=0, 又进行第一帧 的采集。由于数据量比较大( 160×120 大小的视频格式, 24 位色真彩, 图像数据将是 160×120×3=57 600 字节) 网 络数据发送接收是不能一次完成的, 于是就进行了数据 的分割和重组。将数据分为每份 1 KByte, 再用一个循环 将数据发送出去, 发送完一帧再进行下一帧采集并再分 割发送。在分组发送后, 要面临的就是在接收时要对分组 后的视频数据再进行重组显示。由于视频数据是连续发 送的, 加上网络并不是十分实时地传输到显示端。所以每 帧的开头就很难辨认, 必须在每帧的开始加上帧开始标 识。解决的方法是利用了一个特征数据包在开始帧发送 前 先 发 送 出 去, 前 8 个 字 节 数 据 为 0xaa, 在 接 收 时 只 有 接到这样的数据, 才认为后面数据一帧的开始。

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现

基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现基于ARM的嵌入式网络视频监控系统设计与实现摘要:随着物联网的快速发展,网络视频监控系统在各种场景下得到广泛应用。

本文以ARM为基础架构,设计并实现了一种嵌入式网络视频监控系统。

该系统结合了ARM处理器的低功耗和高性能特点,利用网络通信技术实现了分布式视频监控。

通过对该系统的实验测试,验证了其可行性和稳定性。

1. 引言随着技术的不断进步,视频监控系统在安防领域得到广泛应用。

传统的视频监控系统主要依赖于有线连接,并且需要通过专用的监控中心进行管理和监控。

而基于嵌入式ARM处理器的网络视频监控系统具有小巧灵活、低功耗、高性能等特点,成为当前研究的热点之一。

2. 系统设计基于ARM的嵌入式网络视频监控系统主要由以下几个模块组成:摄像头模块、处理模块、网络通信模块和监控终端。

2.1 摄像头模块摄像头模块负责采集场景中的视频图像,并将其转换为数字信号,供处理模块处理。

为了提高监控系统的稳定性和可靠性,我们选用了高清晰度的摄像头。

2.2 处理模块处理模块是整个监控系统的核心部分,主要通过ARM处理器对摄像头采集到的视频信号进行处理和压缩。

首先,对采集到的图像进行一些基本的预处理,例如图像增强、去噪等。

然后,利用图像编码技术对处理后的图像进行压缩,减小数据量,方便传输和存储。

2.3 网络通信模块网络通信模块主要负责传输处理后的视频数据。

我们选用了以太网通信技术,通过TCP/IP协议实现视频数据的可靠传输。

在设计过程中,我们根据实际需求选择合适的网络带宽和传输协议。

2.4 监控终端监控终端是用户通过手机、电脑等设备实时查看和管理视频监控系统的界面。

用户可以通过监控终端实时监控、回放录像、设置报警等功能。

3. 系统实现为了验证系统的可行性和稳定性,在设计过程中,我们选择了一些开源的嵌入式开发平台,如Raspberry Pi等。

在硬件实现方面,我们通过将摄像头模块与ARM处理模块、网络通信模块进行连接,完成了整个系统的搭建。

基于ARM的嵌入式视频监控系统的简要设计方案.

基于ARM的嵌入式视频监控系统的简要设计方案.

基于ARM 的嵌入式视频监控系统的简要设计方案一.系统的总体说明,其意义和目的;此视频监控系统是通过在某些地点安装摄像头等视频采集设备对现场进行拍摄监控,然后通过一定的传输网络将视频采集设备采集到的视频信号传送到指定的监控中心,视屏信号送往基于三星S3C2440芯片作为处理服务器,外接LCD屏做为显示端二.嵌入式监控系统的组成。

cmos摄像头图 1本嵌入式视频监控系统主要由mini2440、通信链路和多个监控站点(cmos摄像头组成。

通讯链路可以使内部使用已经铺设好的局域网线路, 连入企业内部网, 然后可以将其接入Internet, 以便将信号传输给远端分控计算机或授权用户。

在实际工作中, 根据实际情况, 在需要的地方安装相应的前端监控设备(彩色或黑白摄像机、固定或活动云台、定焦或变焦和相应的软件系统。

三.视频监控系统的硬件实现。

图1 中的每个监控站点主要由摄像头、网络视频服务器组成, 可配置可变镜头、麦克风、扬声器等外设, 如图2所示。

其中网络视频服务器以嵌入式微处理芯片S3C2240为核心, 由视频采集编码模块、网络功能模块、实时时钟模块、摄像头云台控制模块等组成。

LCD接口LCD显示屏CMOS摄像头3.1 嵌入式微处理器嵌入式微处理器是硬件部分的核心, CPU 处理器- Samsung S3C2440A,主频400MHz,最高533Mhz SDRAM 内存,在板64M SDRAM,32bit 数据总线3.2 视频采集压缩模块设计视频采集压缩模块由视频数据采集和视频数据压缩两部分组成。

视频数采集芯片选用Omnivition 公司的彩色数字图像传感器OV7620, 负责采集摄像头发送来的模拟视频数据并进行模数转换, 然后将处理后的数字化视频YUV 数据存入数据缓冲器1。

该芯片支持VGA /QVGA 两种格式的图像, 最高像素达326688, 帧速率可达30fps, 数据格式包括YCrCb 4:2:2, GRB 4:2:2, RGB Raw Data 三种, 可调节图像的亮度、对比度、饱和度等,支持CCIR601, CCIR656, ZV port 等数字视频接口, 在功能及图像品质上达到要求。

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【 src】 11 p prdsr e h ei farmo m e dd v e o t ln yt ae n A M9 S C 4 0 +i x I Abtat 1e ae ec bste ds n o e t e bd e i ocnr l gss m bsd o R 3 2 1X l u . t i g e d oi e n
无线 网络技术 、 光纤还是 A S D L等专线的 网络连接 , 也不 管是局域 网、 城域 网还是广域网 , 网络视频监控 系统 的建 立将不受到影响 。传统的视频监控 系统是应用现有 的计 算机技术 ,系统 庞大 ,软硬件资源得不到充分利用 。而 A M嵌入技术 的应用 能使监 控系统小型化 , R 更能集 中各
种 所 需 功 能 。 因此 , 用 ¥ C 4 0 的 A M9 l u 统 利 3 2 1X R +i x系 n
足不 同应 用领域 的需求 。 euC r Scr o e系列专门为安全要求 较高的应用而设计 。 A M R 9系列微处理器在 高性 能和低功耗特性方 面提
【 e o d 】e b d e;A M; iu;T PU P K y w rs m ed d R Ln x C / D
1 引 言
传统的监 控系统是将其前端设备 与中心端设备用 电 缆简单地进行连接 , 或者利用传统无线通道传输 。 互联
网 为用 户 网络 环 境 带 来 了前 所 未 有 的 发展 ,不 管 是 采 用
【 关键 词】嵌入 式;A M 系列;Lnx程序 ;T PU P协议 R iu C /D 【 中图分类号 】, 7 n 7 【 文献标识码 】A
De i n a d I p e e t t n o d o M o io i g S s e s d o U Em b d e sg n m lm n a i f a Vi e o n t rn y t m Ba e n Al e d d LAN
构 的处理 器 , 了具有 A M体 系结构 的共 同特点 以外 , 除 R
每 一 个 系 列 的 A M 微 处 理 器 都 有 各 自的 特 点 和 应 用 领 R
域 。其 中 , R 7 A M9 A M9 A M , R , R E和 A M1 R 0为 4个通用
处 理 器 系 列 ,每 一个 系 列 提供 一套 相 对 独特 的性 能来 满
维普资讯
文 章编 号 : 0 2 8 9 ( 0 6 0 — 0 8 0 1 0 — 6 2 2 0 )9 0 8 - 2
基于 A M 嵌人实 计 用
林德 彬 ,赵 慧 民 ,谭 恒 良
ra ie c n n t r g b AN.W e p e e t t e sr cu n e p r r n e o e l s s e e mo i i y L z on r s n h t t r a d t e o ma c f ARM rc s o .11 s mp r n i t l s u e h f p o e s r 1e mo t i o t t p n i a o e i e s t me t o n o a in ta s s i n s h me o e t c n r l s s m. I b e y d s r e h e e o me t o h ot r n t t e n f i fr t r n mi o c e f r moe o t y t t r f e c b s t e d v l p n f t e s f h a m o s o e il i wa e a d t e h r wa e h e u  ̄ o e t s s o a t me t l t e d sg e u r me t.S ,i o e s a s h me fr r moe mo i n h a d r .T e r s l ft et h w t ti h h es a h e in r q i l e ns o t f r c e o e t n - tt g a d v d o n t o k t n miso . o n n i e e w r r s s in i a
LI De bi ,Z N — n HAO Hu - n AN He g la g i mi ,T n - in
( e ate to lc ia E gneig ohn U i rt,F sa 2 0 0 hn ) D p r n fEetcl n i r ,F sa nv s y ohn 5 8 0 ,C ia m r e n ei
( 山科 学技 术 学 院 机 电 分 院 , 广 东 佛 山 5 80 ) 佛 2 0 0
【 摘
要 】设计 了一种基于 ¥ C 4 0 的 A M +iu 3 2 1X R 9 l x系统组成 的远程嵌入 式视 频监控 系统 , 系统通过局域 网实现对 现场 情景的 n 该
监 控 , 先 介 绍 了 A M 处 理 器 的 基 本 结 构 、 能 等 情 况 ; 后 重 点论 述 了远 程 监 控 系 统 的信 息传 输 方 案 , 监 控 软硬 件 的 开发 做 首 R 性 然 就 了 简要 描 述 。结 果 表 明 ,该 系统 达 到 设 计要 求 , 应 用 A M 技 术 实 现 远 程 监 控及 视 频 网 络传 输 提 供 了解 决 方 案 。 为 R
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