基于ARM和嵌入式Linux的网络视频监控系统的设计与研究

基于ARM和嵌入式Linux的网络视频监控系统的设计与研究

论文摘要

随着社会的发展,网络视频监控系统已经成为日常生产生活中的重要辅助设备,应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化,随着视频压缩技术和网络技术的发展,开发新一代的基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。人们有时会采用DSP与MPEG-4算法结合的方案来实现,也有的部门采用了片上系统(SOC),但这些不但编程极度复杂,而且成本也过高。本文提出并研究设计了一种基于ARM微处理器S3C2410、MPEG-4专用压缩芯片MPG440、以嵌入式Linux为操作系统的视频监控系统方案,不仅开发便捷、成本低廉,而且实时性较好,适应范围广。首先,采用软硬件协同设计的思想提出了系统的总体设计方案,系统的整体架构分为摄像头、云台控制器、网络视频服务器以及客户端PC机等四大部分。第二,以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太网接口芯片为硬件核心,对整个系统进行了模块化的硬件电路的设计。根据S3C2410的特点及系统整体需求,完成了电源复位模块、晶振模块、存储器接口模块、视频数据处理模块、以太网接口模块、云台控制模块等的硬件选型与电路连接。其中,在云台控制模块等的电路设计中充分体现了优化设计的技巧,并重点对网络接口部分和视频数据处理部分进行了详细的硬件设计与说明。阐述了整个系统的工作流程。第三,从应用需求出发,选择嵌入式Linux操作系统作为本系统的软件平台,搭建了交叉式的开发环境,对bootloader进行了选择,并给出了加载步骤。完成了对嵌入式Linux内核的选择及移植。第四,采用基于任务的设计方法对服务器端的软件进行了总体设计,主要包括共用程序库、config配置文件、日志文件以及多个任务等。并对运行于客户端的软件设计进行了简要说明。第五,由于数字视频传输的实时性能和通过网络传输以后客户端接收的视频图像质量在本系统中至关重要,所以本文对传输信道和网络协议进行了优化选择,并详细阐述了IP组播技术、流媒体传输协议等在图像传输过程中的具体应用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 视频监控系统的发展概况及国内外现况比较
  • 1.2 本系统的组成和功能
  • 1.3 论文的组织与安排
  • 第二章 相关理论基础与技术应用
  • 2.1 压缩编码技术
  • 2.1.1 压缩的基本工作原理
  • 2.1.2 视频监控系统中常见压缩编码技术简介
  • 2.1.3 MPEG-4标准简介
  • 2.1.4 MPEG-4关键技术介绍
  • 2.2 嵌入式操作系统
  • 2.2.1 嵌入式操作系统概述
  • 2.2.2 嵌入式Linux操作系统概述
  • 2.2.3 嵌入式Linux操作系统的优势所在
  • 2.3 网络技术基础与应用
  • 2.3.1 传输层协议的选择
  • 2.3.2 流媒体技术
  • 2.3.3 组播技术
  • 第三章 硬件设计与选型
  • 3.1 嵌入式微处理器
  • 3.2 电源及复位模块
  • 3.3 晶振电路
  • 3.4 存储器接口电路
  • 3.5 视频数据处理模块
  • 3.6 以太网接口模块
  • 3.7 实时时钟模块
  • 3.8 云台控制模块
  • 3.9 JTAG接口模块
  • 第四章 嵌入式软件平台设计
  • 4.1 嵌入式操作系统的选型
  • 4.1.1 选型原则
  • 4.1.2 几种具有代表性的嵌入式操作系统的比较
  • 4.2 开发环境简介
  • 4.3 嵌入式Linux系统的设计与移植
  • 4.3.1 引导程序Bootloader的加载
  • 4.3.2 Linux 2.6.14 内核的移植
  • 4.3.3 根文件系统的创建
  • 第五章 应用程序设计
  • 5.1 应用程序设计
  • 5.1.1 应用程序总体设计
  • 5.1.2 软件的设计方法
  • 5.1.3 初始化任务
  • 5.1.4 声音及摄像头控制任务
  • 5.1.5 任务间通信任务
  • 5.2 客户端软件的设计
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 学位论文评阅及答辩情况表
  • 相关论文文献

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