视频监控系统总体设计方案20100914

（附件一）

视频监控系统的总体设计方案

1.视频监控系统概述

视频监控系统是安防建设的一个重要手段。随着计算机网络、多媒体技术、人工智能以及工程控制的发展，视频监控系统已经开始由原来的模拟视频监控系统转向视频监控系统的数字化、网络化、智能化的研究。由于视频信息的直观性可以使决策者和科技人员获得动感和感性的认知，视频信号的采集、处理就越来越受人们的重视。视频监控系统作为视频技术最基本的应用领域已经在人们的生活、科研以及国防建设中发挥这举足轻重的作用。

在众多的视频采集系统中，嵌入式的视频采集以其小巧、灵活、低成本、高性能的特点具有独特的优势。结合嵌入式WINCE支持TCP/IP的特性，可以更好地利用发达的网络技术，通过建立用户服务器工作模型来实现远程视频监控。如今，通过网络实现远程监控是视频采集技术的一个发展趋势。系统将设备采集到的数据通过网络传送到视频服务器或视频监控中心的数据库中，从而实现低成本网络互联、信息沟通。

无线视频采集监控则是网络化视频采集监控领域最前沿的应用模式之一。随着嵌入式技术和视频通信技术的不断发展，移动环境下的监控越来越受到重视，无线视频监控将会有非常大的市场。

本课题结合嵌入式技术和视频通信技术，在无线局域网/Internet网络环境下建立一个视频监控系统。该系统的嵌入式客户端基于WALN及Internet特性，有效地利用网络带宽大，稳定性及可靠性高，为客户提供高品质的视频图像。视频监控系统基本原理图如图一所示

图1 视频监控系统基本原理图

2.研究意义

关于嵌入式系统的定义有多种不同的定义，但被大多数人所接受的是“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。”一该定义强调软、硬件可裁剪、专用计算机系统的特点，这也是嵌入式系统与通用计算机平台最为显著的差别。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

由于嵌入式系统具有体积小、性能好、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，目前，已经广泛应用于军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制等领域。

ARM是高级精简指令系统处理器的英文缩写，它既是一种微处理器知识产权核，也是一个公司的名称。采用RSIC架构的ARM微处理器一般具有如下特点：支持实时仿真和嵌入式跟踪的 32/16 位 ARM920T的RICK微控制器，并带有128M的Nand Flash以及2M的Nor Flash。S3C2440A的主频高达400MHZ，适合用于图像、视频、音频信号的处理，主要面向低价格、低功耗、高性能、小型微控制器的场合。它具有多个串行接口，包括3通道 UART；2 通道 IIC -BUS接口（多主支持）可进行串行、8 位、双向数据传输，标准模式下数据传输速度可达100kbit/s，快速模式下可达到400kbit/s；16KB指令I-Cache（指令高速存储缓冲器）和 16KB数据D-Cache（数据高速存储缓冲器），使 S3C2440A能提供巨大的缓冲区空间和强大的处理功能。4 通道16位具有PWM 功能的定时器，1 通道16位内部定时器，可基于DMA 或中断工作； 8 通道多路复用ADC，最大500KSPS/10位精度；2个USB主设备接口，1个USB 从设备接口；24个外部中断端口；130个多功能输入/输出端口；60个中断源, 电平/边沿触发模式的外部中断源，可编程的边沿/电平触发极性，支持为紧急中断请求提供快速中断服务；16位看门狗定时器，在定时器溢出时发生中断请求或系统复位。CPU 操作电压范围：内核300MHz时为1.20V，400MHz时为1.3V，内存：支持1.8v / 2.5v/3.0v/3.3v，输入/输出：3.3v。

嵌入式操作系统是一种实时的几支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是嵌入式系统极为重要的组成部分。嵌入式操作系统以WINCE核心为基础、完全内存保护、多任务多进程的操作系统。它具有许多优秀的特点：(1)系统处理实时性好，性能稳定。（2）文件管理系统更适合于大量的图像数据。（3）内核小巧和高效，作为专用系统，具有系统指令精简、处理速度快等特点。（4）系统数据置于ROM/FLASH MEMORY，调用速度快，不会被改变，稳定性好。(5)本身内置网络支持。

随着第三代移动通信网络的迅速发展，声音和数据传输的速度有所提升，使处理图像、音乐、视频流等多种媒体信息成为可能，其中包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。使用无线通信协议的，移动可视电话等嵌入式设备逐渐显示出广阔的市场前景，视频业务的应用己经成为当前通信领域的一个热点。

3.视频监控系统的设计原则

对于软、硬件结合的嵌入式系统，为了达到最佳效果，同时考虑成本、升级、可实现难易等问题，在系统设计时应注意下列原则：

(1)选用功能完善的主控芯片

选用功能强大的芯片可以极大简化电路，提高了系统的可靠性和精度，同时接口丰富的控制芯片也为以后升级带来方便。本次设计中选用基于S3C2440A微处理器的ARM9开发板为核心器件，其主要功能如上文所述。

(2)电路设计中留有扩展口以备将来扩展或修改

对于一个系统，可能在以后的应用中提出更高的要求，这就需要我们在硬件设计时尽可能留有余地，以便将来的功能扩充。在器件选择上也要考虑以后的升级空间。如在本次设计中留1 个34 pin 2.0mm GPIO 接口和1 个40 pin 2.0mm 系统总线接口作为后续开发使用接口。

(3)在不影响性能的前提下，尽可能用软件代替硬件

为了减少系统复杂性，降低系统硬件成本，以及软件升级方便，在不影响系统性能的情况下，我们在设计时尽量用软件代替硬件，从经济与可靠性上考虑都是很好的选择。如本次设计中视频采集以及压缩均采用软件代替硬件。

4.视频监控系统的关键技术选型

设计嵌入式视频监控终端需要用到几项关键的技术，它们的选择关乎整个系统的性能。这几项技术包括处理器选型，操作系统选型，数据压缩标准和传输协议的选择等。

4.1嵌入式微处理器选型