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嵌入式网络视频监控系统设计

2020-12-06阅读(950)

嵌入式网络视频监控系统设计

论文摘要

应用嵌入式网络技术的视频监控系统是视频监控领域最新的发展趋势,视频监控系统是电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术快速发展并相互结合的高新技术产品,嵌入式网络技术改变了以往的视频监控系统体系结构,满足了现代视频监控系统的可扩展性、分布式、实时性等,可广泛应用在电信、电力、交通、银行、水利、智能大厦等领域。但目前大多数视频监控产品的价格偏高,特别是一些对图像质量要求不是很高而对价格却很敏感以及监控结点较多的应用场合更是如此。针对这种现状,并结合青岛市科技局项目城市污染源远程监控系统的实际需求,本文提出一种低成本嵌入式视频监控系统的解决方案。在该方案中,廉价的USB摄像头充当视频前端,嵌入式视频监控设备充当视频服务器,操作系统选择开源的嵌入式Linux操作系统,视频监控图像可以通过专用视频监控软件浏览。本文从嵌入式网络视频监控系统的现状入手,分析了嵌入式网络视频监控系统相关技术,对通用的嵌入式处理器和专用视频压缩芯片进行了深入的研究,给出了整个系统的设计方案和功能规划,完成了低成本嵌入式网络视频监控系统方案设计。然后详细介绍了整个系统硬件电路的原理图设计和底层PCB板设计的技术细节,并给出底层板主要芯片的测试方法及相关的测试数据。在基于硬件设计的基础上,分析了嵌入式Linux操作系统移植到S3C2410硬件平台的全过程以及在USB摄像头驱动开发的流程。并在USB摄像头驱动中采用了“不间断采集”的优化方法,配合双URB、双帧缓冲技术,提高了系统的采集视频帧的速度。接下来从模块化的设计思想出发,对视频采集模块、网络传输模块和宿主机的解压模块程序的实现进行了深入的研究。并在视频采集与网络传输过程中共享内存,采用多线程技术,提高了系统运行效率。最后从软件调试角度出发分析了软件调试方法及在调试过程中存在的一些问题,并给出了相应的解决方案,从具体的测试数据可以看出本系统的软硬件设计都达到了预期要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 视频监控系统的发展动态
  • 1.2 主要内容及章节安排
  • 第二章 嵌入式网络视频监控系统总体方案设计
  • 2.1 嵌入式系统简介
  • 2.2 嵌入式网络视频监控系统概述
  • 2.2.1 嵌入式网络视频监控系统应用场景
  • 2.2.2 嵌入式网络视频监控系统需求分析
  • 2.3 嵌入式网络视频监控系统硬件方案设计
  • 2.3.1 典型网络视频监控系统硬件方案分析
  • 2.3.2 嵌入式网络视频监控系统硬件总体方案设计
  • 2.4 嵌入式网络视频监控系统软件方案设计
  • 2.4.1 常用嵌入式操作系统介绍
  • 2.4.2 嵌入式网络视频监控系统软件总体方案设计
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 嵌入式网络视频监控系统的硬件设计
  • 3.1 S3C2410 处理器
  • 3.2 底层板硬件平台的设计
  • 3.2.1 NAND FLASH 电路
  • 3.2.2 网卡控制器CS8900A 电路
  • 3.2.3 JTAG 接口电路
  • 3.3 硬件布板技术研究
  • 3.3.1 电磁干扰（EMI）产生的原因
  • 3.3.2 PCB 设计
  • 3.3.3 高速布线的信号完整性问题
  • 3.4 硬件系统的调试
  • 3.4.1 电源、晶振及复位电路
  • 3.4.2 JTAG 接口电路
  • 3.4.3 FLASH 接口电路
  • 3.4.4 网卡控制器CS8900A 电路
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 嵌入式软件平台组建
  • 4.1 BootLoader 移植
  • 4.1.1 vivi 启动代码执行流程
  • 4.1.2 修改vivi 源码
  • 4.1.3 FLASH 分区
  • 4.2 YAFFS 根系统的制作
  • 4.2.1 YAFFS 根文件系统的结构
  • 4.2.2 基于Busybox 构建根文件系统
  • 4.2.3 制作和下载YAFFS 根文件系统映像
  • 4.3 构建支持YAFFS 文件系统的Linux 内核
  • 4.3.1 Linux 内核的配置
  • 4.3.2 Linux 内核下载
  • 4.4 USB 摄像头驱动程序移植及优化
  • 4.4.1 USB 摄像头驱动的一般编写方法
  • 4.4.2 USB 传输方式的改进
  • 4.4.3 V4L 标准的改进
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 嵌入式网络视频监控系统软件设计
  • 5.1 视频采集软件设计
  • 5.1.1 初始化设备和视频信息
  • 5.1.2 获取视频帧
  • 5.1.3 多线程程序设计
  • 5.2 视频图像的编解码
  • 5.2.1 JPEG 文件格式
  • 5.2.2 JPEG 编码
  • 5.2.3 JPEG 解码
  • 5.3 视频传输模块设计
  • 5.3.1 Linux 下的Socket 编程
  • 5.3.2 服务器端设计
  • 5.3.3 客户端设计
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 系统调试
  • 6.1 嵌入式网络视频监控系统软件调试
  • 6.2 系统测试结果
  • 6.3 本章小结
  • 总结与展望
  • 总结
  • 展望
  • 参考文献
  • 附图1 底层板接口图SIMM144
  • 附图2 底层板电源电路、复位电路、JTAG 电路
  • 附图3 NAND FLASH 接口电路
  • 附图4 以太网接口电路
  • 附图5 CPLD 电路
  • 附图6 74LVCH162245 电路
  • 附图7 串口电路
  • 附图8 USB 电路
  • 附图9 LCD 接口
  • 致谢
  • 研究生阶段工作总结

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