關鍵詞： arm , 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)、軍事、民用領域有著廣泛的應用，為這些行業(yè)的安全防范和環(huán)境監(jiān)控起到了不可忽視的作用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步由模擬化走向數(shù)字化，隨著半導體技術的飛速發(fā)展和多媒體視頻編解碼技術的日益成熟，高性能、復雜的視頻流壓縮算法在嵌入式系統(tǒng)中的應用成為了現(xiàn)實。如今監(jiān)控系統(tǒng)多采用專用處理器或RISC嵌入式處理器與DSP相結合的方法實現(xiàn)，本文探討的是用ARM處理器與軟件壓縮相結合的辦法實現(xiàn)。
視頻臨控系統(tǒng)總體設計
　　首先需要對系統(tǒng)進行總體規(guī)劃，將系統(tǒng)劃分成幾個功能模塊，確定各個模塊的實現(xiàn)方法。整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S結構，從主體上分為兩部分：服務器端和客戶端。服務器端主要包括S3C2410平臺上運行的采集、壓縮、傳輸程序，客戶端是PC機上運行的接收、解壓、回放程序。視頻監(jiān)控終端從現(xiàn)場的攝像頭捕獲實時的視頻信息，壓縮之后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控服務器上。
　　如系統(tǒng)結構圖（圖1）所示，視頻圖像采集和打包發(fā)送在服務器端完成，圖像的接收解包和回放將在客戶端完成。

系統(tǒng)的硬件設計
　　系統(tǒng)采用模塊化設計方案，主要包括以下幾個模塊：主控制器模塊、儲存電路模塊、外圍接口電路模塊、電源和復位電路，如圖2所示。

　　S3C2410主控器模塊
　　主控器模塊是整個系統(tǒng)的核心，采用的S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM920T處理器核的16/32位微控制器，該處理器最高運行頻率可達到203MHz，它的低功耗、精簡和全靜態(tài)設計特別適合于對成本和功耗敏感的應用。S3C2410提供了豐富的片內(nèi)資源，支持Linux，是本系統(tǒng)的合適選擇。它能完成整個系統(tǒng)的調(diào)度工作，在系統(tǒng)上電時配置所有需工作的芯片的功能寄存器，完成視頻流的編碼，并通過以太網(wǎng)控制器控制物理層芯片發(fā)送視頻碼流。
　　系統(tǒng)存儲電路模塊
　　主控器還需一些外圍存儲單元如Nand Flash，和SDRAM。Nand Flash 中包含Linux 的Bootloader、系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)、應用程序以及環(huán)境變量和系統(tǒng)配置文件等；SDRAM讀寫速度快，系統(tǒng)運行時把它作為內(nèi)存單元使用。設計采用了64M的Nand Flash和64M的SDRAM。
　　外圍電路模塊
　　本設計用到的外設有USB接口，網(wǎng)卡接口，RS232接口和JTAG接口。
　　視頻監(jiān)控終端的USB主控制器模塊通過專用的USB集線器與多個USB攝像頭相連。在實時監(jiān)控狀態(tài)下，各個攝像頭上捕獲的圖像數(shù)據(jù)通過USB集線器傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控終端的USB主控制器模塊上，然后再由USB主控制器模塊交由S3C2410處理器集中處理。S3C2410對采集到的圖像進行實時編碼壓縮，編碼之后的碼流直接傳輸?shù)桨l(fā)送緩沖區(qū)中，等候發(fā)送。
　　本設計采用CS8900A擴展網(wǎng)絡接口，它是CIRRUSLOGIC公司生產(chǎn)的16位以太網(wǎng)控制器，通過內(nèi)部寄存器的設置來適應不同的應用環(huán)境。S3C2410通過地址、數(shù)據(jù)、控制線以及片選信號線對CS8900A網(wǎng)絡芯片進行控制和通信。CS8900A與S3C2410的連接如圖3所示，CS8900A由S3C2410的nGCS3信號選通，CS8900A的INTRQ0端用來產(chǎn)生中斷信號，與S3C2410的16位數(shù)據(jù)總線相連，地址線使用了A[24:0]。

　　CS8900A以太網(wǎng)控制芯片通過DMA通道進行數(shù)據(jù)的傳輸。首先設置好傳輸控制和傳輸?shù)刂芳拇嫫鞯膮?shù)，依次從指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域讀取數(shù)據(jù)，送入內(nèi)部發(fā)送緩沖器中，用MAC對數(shù)據(jù)進行封裝發(fā)送。一組數(shù)據(jù)發(fā)送完后，請求DMA中斷，由S3C2410進行處理。
　　RS-232接口與PC機串行總線相連，通過PC機對嵌入式系統(tǒng)進行相關信息顯示和控制。而JTAG接口主要是對系統(tǒng)進行調(diào)試，還可將程序燒寫到Flash中。
系統(tǒng)的軟件設計
　　視頻監(jiān)控終端的軟件設計主要完成兩方面的工作：
　?。?）在硬件上搭建一個軟件平臺，搭建嵌入式Linux軟件開發(fā)平臺需要完成UBOOT移植、嵌入式Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核移植以及嵌入式Linux操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動程序的開發(fā)等工作。
　?。?）在軟件平臺的基礎上，開發(fā)系統(tǒng)的應用程序。借助交叉編譯工具,開發(fā)視頻監(jiān)控終端上運行的采集、壓縮、傳輸程序。
　　構建基于S3C2410的Linux平臺
　　Linux具有許多優(yōu)點，如開放源碼；功能強大的內(nèi)核，支持多用戶、多線程、多進程、實時性好、功能強大穩(wěn)定；大小功能可定制；支持多種體系結構。
　　構建嵌入式Linux開發(fā)平臺需要先構建交叉編譯環(huán)境，如圖4所示。一套完整的交叉編譯環(huán)境包括主機和目標機。在開發(fā)中主機是一臺裝有紅帽公司的FedoreCore 2操作系統(tǒng)的PC機，目標機是基于S3C2410的視頻監(jiān)控終端。選用的交叉編譯器是GCC3.3.4 for ARM版，嵌入式Linux內(nèi)核源代碼包版本號為2.6.8RC。