基于ARM和嵌入式LINUX的无线视频监控系统的实现

论文摘要

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序4部分组成,用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业,已成为现代电子领域的重要研究方向之一。而随着电子技术,多媒体技术及网络技术快速发展,视频监控系统也正在向嵌入式,数字化,网络化方向发展。嵌入式视频监控系统充分利用大规模集成电路和网络的科技成果,实现体积小巧,性能稳定,通讯便利的监控产品。本项的目的正是建立一个完整的基于ARM9核心处理器和嵌入式Linux操作系统的嵌入式视频监控系统。本项目是在ARM微处理器平台上,移植嵌入式Linux操作系统,并完成视频采集、压缩、传输任务。系统采用ARM微处理器AT91RM9200作为主处理器,以视频采集芯片ADV7181作为视频采集设备,用H.263视频压缩协议对视频数据进行压缩,最后通过中兴通信公司MG815+CDMA通信模块传输到服务器上。本论文主要分成五个章节:第一章首先介绍ARM和嵌入式Linux操作系统的特点和当前的发展概况,然后说明了本文的课题背景及意义;第二章描述了硬件开发平台。本系统采用了ALTMEL的AT91RM9200为核心的开发平台,并扩展了以视频采集模块和CDMA无线传输模块;第三章描述了本系统的软件开发平台,包括嵌入式Linux开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作,如U-Boot的移植、Linux内核的编译与裁剪、文件系统韵制作等;第四章首先论述了本系统中的难点FIFO设备的驱动编写,随后在对H.263视频压缩编码叙述的基础上针对块匹配运动估计给出了一种改进的菱形搜索算法代替原有的三步搜索法,并且通过实验结果证明,经算法改进优化的新菱形算法优于原先的三步搜索法;最后在第五章得出了实验结果,完成了视频数据的无线网络传输。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 嵌入式系统简介
• 1.2 嵌入式系统的现状和发展趋势
• 1.3 选题的背景及意义
• 1.4 本课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势
• 1.4.1 研究动态
• 1.4.2 发展趋势
• 1.5 嵌入式Linux概述
• 1.6 本文的任务和目标
• 2 嵌入式系统硬件平台设计
• 2.1 总体硬件设计
• 2.2 ARM概述
• 2.3 AT91RM9200微处理器
• 2.4 系统硬件设计
• 2.4.1 USB接口
• 2.4.2 CDMA接口
• 2.4.3 串口模块
• 2.4.4 网络控制模块
• 2.4.5 视频接口
• 2.4.6 视频采集模块
• 2.4.7 电源管理模块
• 2.5 本章小结
• 3 嵌入式系统平台的软件设计
• 3.1 开发平台软件设计过程概述
• 3.2 安装预先编译好的开发环境
• 3.3 U-BootT编译和介绍
• 3.3.1 U-BooT介绍
• 3.3.2 编译U-Boot
• 3.3.3 U-Boot命令
• 3.4 嵌入式Linux的编译和配置
• 3.4.1 嵌入式Linux的编译
• 3.4.2 嵌入式Linux的配置和剪裁
• 3.5 嵌入式Linux文件系统的开发
• 3.6 本章小结
• 4 基于ARM的视频监控系统的终端设计
• 4.1 FIFO驱动设计
• 4.1.1 块设备驱动程序设计的概述
• 4.1.2 FIFO实际驱动程序分析
• 4.2 H.263视频压缩编码
• 4.2.1 视频编解码器框图
• 4.2.2 视频信源格式
• 4.2.3 编码模式
• 4.2.5 码流格式
• 4.2.5 运动估计算法简介
• 4.2.6 块匹配的快速搜索算法
• 4.2.7 改进的菱形搜索算法
• 4.3 Linux下的Socket编程
• 4.3.1 Linux下的TCP/IP协议
• 4.3.2 Linux下的Socket编程
• 4.3.3 Socket编程所用的一些系统调用
• 4.4 视频流的实时传输
• 4.5 本章小结
• 5 系统测试
• 6 结论
• 6.1 本文所作的工作
• 6.2 今后的工作建议
• 参考文献
• 致谢