基于ARM的嵌入式移动视频监控系统的设计

论文摘要

本文根据短距离移动视频监控行业的具体需求,介绍了一种基于ARM的嵌入式移动视频监控系统。该方案相比于传统的多媒体监控系统具有体积小、成本低、稳定性高、实时性好、重量轻,便携等优点,具有很强的实用性价值,可广泛应用于安全监控系统、视频会议、远程同步教学等领域,该系统的研制具有极高的社会效益和经济效益。本文设计并实现了一个基于无线局域网和H.264视频压缩算法的嵌入式移动视频监控系统。经比较,系统选用了H.264视频压缩算法,它具有视频数据处理的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性的特点。在Windows XP平台上实现视频数据的采集、压缩和发送,使用嵌入式系统通过无线方式接收视频并解压回放。本文论述了系统的设计与实现。首先介绍了无线网卡和以PXA255处理器为核心的Sitsang开发板,并组建了一个能无线接入IP网络的最小硬件系统。然后,介绍了基于ARM平台的Redboot移植和嵌入式Linux的移植,无线网卡驱动的移植,Qt/Embedded和Qtopia的移植过程及Qtopia应用程序的编写。经过几种开源编码器和解码器的性能比较,选择了合适的编解码器,并对其进行移植和封装。实现了视频的采集、编码与传输,数据存储缓冲区的组织,嵌入式系统上视频的接收、解码与显示及网络传输策略。为了适应无线网络带宽的不稳定性,本系统设计了限定通信套接字状态的方法和相应的应用层协议以提高系统的稳定性和灵活性,保证数据高效地、可靠地传输。在本文的最后对系统作了测试和总结,并进行了评价和展望。经过测试,本系统可以稳定运行,比传统的有线、集中式监控更加灵活方便,相信基于H.264标准和无线局域网WLAN的嵌入式移动视频监控的市场前景是十分美好的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的国内外研究现状及意义
• 1.2 嵌入式技术和视频通信技术的应用前景
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 嵌入式硬件系统分析与组建
• 2.1 嵌入式视频监控系统组成
• 2.2 嵌入式视频监控统设计方案
• 2.2.1 微处理器的选择
• 2.2.2 无线网卡的选择
• 2.2.3 Sitsang开发平台功能分析
• 2.3 硬件设计
• 2.3.1 存储器
• 2.3.2 LCD和触摸屏
• 2.3.3 以太网接口
• 2.3.4 CF卡
• 2.3.5 CPLD主要的作用
• 第3章 嵌入式Linux移植
• 3.1 交叉编译环境的建立
• 3.2 Redboot移植
• 3.3 linux内核移植
• 3.4 建立Linux根文件系统
• 3.5 无线网卡驱动的移植
• 第4章 嵌入式图形用户界面的建立与开发
• 4.1 Qt/Embedded概述
• 4.2 Qt/Embedded开发环境的建立方法
• 4.3 Qt/Embedded应用系统开发方法
• 4.4 Qtopia编译及应用程序的添加方法
• 第5章 视频图像的编解码研究及应用
• 5.1 H.264概述
• 5.2 H.264关键技术
• 5.2.1 帧内预测
• 5.2.2 帧间预测
• 5.2.3 整数DCT变换及量化
• 5.2.4 熵编码
• 5.3 编码器的性能测试实验与封装方法研究
• 5.3.1 三种开源编码器的比较
• 5.3.2 三种编码器性能测试实验与分析
• 5.3.3 编码器的封装
• 5.4 解码器的移植与测试
• 5.4.1 三种解码器的性能比较
• 5.4.2 H.264解码器的修改
• 5.4.3 解码器的移植及封装实现
• 第6章 系统的总体设计与实现
• 6.1 引言
• 6.2 视频捕获与编码的实现
• 6.2.1 视频捕获的实现
• 6.2.2 视频编码的实现
• 6.3 数据存储缓冲区的组织与实现
• 6.4 视频解码与显示的实现
• 6.4.1 视频解码的实现
• 6.4.2 视频显示的实现
• 6.5 多线程应用
• 6.6 网络传输策略及实现
• 6.6.1 网络通信方式选择
• 6.6.2 套接字的定义及实现
• 6.6.3 自定义通信协议的设计与实现
• 6.7 信息存储的数据库实现
• 第7章 系统调试与评价
• 7.1 系统实现的功能
• 7.2 调试环境与方法
• 7.3 调试结果
• 7.4 系统评价与展望
• 参考文献
• 致谢