基于arm的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、陜西理工學(xué)院課題名稱基于ARM的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)電子信息工程姓名學(xué)號(hào)王輝1113014139班級(jí)電子1104指導(dǎo)教師賈建科23摘要隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人對(duì)安全防范意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為人們?cè)谏a(chǎn)、生活中必不可少的一個(gè)部分。特別是近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、寬帶的普及、圖像處理技術(shù)的提高，視頻監(jiān)控在越來越廣泛地滲透到教育、娛樂、醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)等各個(gè)領(lǐng)域。視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今可視化領(lǐng)域的一個(gè)新的開發(fā)熱點(diǎn)。許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谝曨l監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高更新的要求，如何經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)特定環(huán)境所需的監(jiān)控

2、功能，給我們提出了新的課題。本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于ARM9和Linux操作系統(tǒng)的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的采集、壓縮和傳輸。文章結(jié)合嵌入式技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本文首先研究了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢(shì)，詳細(xì)分析了嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理和性能要求，提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的總體方案。在硬件設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)采用三星公司的$3C2410A作為嵌入式處理器，配合外圍硬件電路構(gòu)成嵌入式核心板。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，將硬件劃分為三大模塊：主控器與儲(chǔ)存器模塊；電源時(shí)鐘復(fù)

3、位電路模塊；外圍接口電路模塊。在論文中對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。完成了核心板的硬件設(shè)計(jì)后，接下來介紹如何構(gòu)建嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，包括成功的移植Linux操作系統(tǒng)；嵌入式Linux下USB接口攝像頭驅(qū)動(dòng)的接口和實(shí)現(xiàn)。最后在基于嵌入式Linux系統(tǒng)的平臺(tái)上完成應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，完成視頻圖像的采集、壓縮、傳輸，這部分主要完成的工作有：如何使用Vide04LinuxAPI庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)圖像采集；如何實(shí)現(xiàn)視頻的軟件壓縮；如何保證視頻流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。本文實(shí)現(xiàn)了一種體積小、成本低廉、數(shù)字化的監(jiān)控解決方案。該系統(tǒng)可滿足監(jiān)控系

4、統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性和實(shí)時(shí)性的要求，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。231.緒論當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)高速發(fā)展的社會(huì)，信息獲取的方便快捷可以使我們領(lǐng)先一步并創(chuàng)造出巨大的利益，而我們或許信息的一個(gè)重要途徑就是眼睛。在人的感官中有80%是來自是覺[1]。圖像時(shí)客觀事物的形象、生動(dòng)的描繪，是直觀而具體的信息表達(dá)方式，是人類重要的信息載體。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、方便和信息內(nèi)容豐富的特點(diǎn)，日益受到人們的青睞，并在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。生活中有電梯監(jiān)控，門禁，車庫(kù)監(jiān)控等等。電訊行業(yè)有基站監(jiān)控，銀

5、行系統(tǒng)又柜員機(jī)監(jiān)控，林業(yè)部門有火情監(jiān)控，交通方面有違章監(jiān)控和流量監(jiān)控等。1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)是計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用形式，通常指嵌入在宿主設(shè)備中的微處理機(jī)系統(tǒng)。它所強(qiáng)調(diào)的是：隱藏計(jì)算機(jī)的常見形式，輔助寄宿主設(shè)備，使宿主設(shè)備的功能智能化。據(jù)此，通常把嵌入式系統(tǒng)定義為一種以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，軟硬件可以剪裁，適用于系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)011。嵌入式系統(tǒng)有如下共同點(diǎn)：(1)功能專一：專門為某一特定應(yīng)用系統(tǒng)而設(shè)計(jì)；(2)結(jié)構(gòu)緊湊：嵌入式

6、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須特別的緊湊，從而達(dá)到小體積，高性能，低成本，低功耗；(3)智能靈活及實(shí)時(shí)性：要對(duì)不同的情況做出不同的反應(yīng)，同時(shí)必須實(shí)時(shí)地給出計(jì)算的結(jié)果并進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。(1)硬件環(huán)境硬件環(huán)境是整個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行的硬件平臺(tái)，不同的應(yīng)用通常有不同的硬件環(huán)境。在做嵌入式設(shè)計(jì)的時(shí)候要根據(jù)不同的性能需求設(shè)計(jì)不同的底層硬件。(2)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用，保證系統(tǒng)的運(yùn)行以及各種操作的實(shí)現(xiàn)。它為應(yīng)用程序提供了一個(gè)軟件平臺(tái)。嵌入式操作系統(tǒng)具有相對(duì)不變性。23(3)嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)用程

7、序運(yùn)行于操作系統(tǒng)之上，利用操作系統(tǒng)提供的機(jī)制完成特定功能的嵌入式應(yīng)用。不同的系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)不同的嵌入式應(yīng)用程序。1.2課題背景課題來源于電梯網(wǎng)絡(luò)視屏監(jiān)控系統(tǒng)，電梯網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由位于控制柜中的服務(wù)器、客戶端組成，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有視頻采集壓縮及傳輸功能的可以直接接入以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)基本過程是：電梯發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)人員在客戶端上撥號(hào)接通服務(wù)器，由于服務(wù)器實(shí)時(shí)采集電梯內(nèi)的視頻圖像，并通過以太網(wǎng)傳送給客戶端，維護(hù)人員可以通過監(jiān)控客戶端來實(shí)現(xiàn)電梯內(nèi)的監(jiān)控。1.3論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，本文將重

8、要研究一下內(nèi)容（1）嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在ARM微處理器上運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，可以為上層軟件的開發(fā)提供統(tǒng)一的接口，方便系統(tǒng)功能的進(jìn)一步擴(kuò)展升級(jí)。（1）圖像信號(hào)的采集與壓縮通過伸向頭采集視頻數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行視頻圖像壓縮。選用合適的視頻圖像壓縮方式對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果有很大的影響。MJPEG視頻壓縮方式對(duì)視頻數(shù)據(jù)信號(hào)采用幀內(nèi)壓縮，而不進(jìn)行幀間壓縮，容易實(shí)現(xiàn)，成本較低[6]。（1）視