嵌入式无线IP Camera设计与实现

论文摘要

近年来,随着嵌入式计算机系统的迅猛发展,其应用已经深入人们日常生产和生活的各个领域。而嵌入式数字视频与流媒体技术也同时得到了快速发展和应用。鉴于视频监控技术已进入以嵌入式技术为依托的网络视频监控系统的新阶段,本设计基于S3C2410A处理器,对嵌入式系统在视频监控领域的应用做一个实践,开发出一款支持无线网络的IP Camera。本设计以S3C2410A为硬件核心为IP Camera设计了印制电路板,主要包括:4组DC-DC电源供电模块、4个USB主口、1个USB从口、3个RSR232串口、JTAG调试接口、实时时钟供电模块、复位电路、系统总线驱动及扩展电路。同时,还支持以太网接口、PCMCIA/CF接口、IDE接口、SD/MMC接口、触摸屏与LCD、音频、ADC等。丰富的外设资源以及高性能低功耗的处理器平台为IP Camera的实现提供了较好的硬件支持,也为系统整体方案的确定提供了多种可能。为了提高系统可靠性,印制电路板的设计采用了4层板布线,系统运行更加稳定。本设计根据实际需求,开发了一个比较易用的BootLoader,具备了一系列的必要功能,满足了系统开发的需要。本设计还移植了2.4.18版的Linux内核到硬件平台,运行效果稳定良好,这为IP Camera的上层应用开发提供了一个更加良好的编程接口,同时移植和开发的驱动程序也为应用提供了更加简单抽象的硬件接口。对于IP Camera的上层应用,为其开发了具体的实例,采用Socket编程技术,基于Linux V4L的视频采集和视频处理等Linux下高级应用实现了IPCamera的网络摄像功能,用户在客户端通过监控界面即可观看摄像头所采集的图像。Linux下基于PCMCIA接口的802.11b无线网络接口也是本设计的难点部分,本文最后还探讨了视频流的采集、MPEG-4压缩以及加解密技术。最后,本文给出了在实验室特定测试环境下的测试数据和实验结果,在系统设计工作总结中,分析了设计的不足和尚需改进之处并对将来的工作作了展望。本设计遵循一般的系统开发流程,按照预定的实现目标设计并开发了这样一种无线IP Camera,具有一定的理论和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网络视频监控技术现状
• 1.3 本设计的研究背景与意义
• 1.4 本设计的目标与创新点
• 1.4.1 设计目标
• 1.4.2 设计创新点
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 系统原理和网络拓扑结构
• 2.2 硬件总体设计
• 2.2.1 S3C2410处理器介绍
• 2.2.2 硬件电路功能和接口
• 2.2.3 系统总线
• 2.3 软件总体设计
• 2.3.1 BootLoader设计
• 2.3.2 操作系统与驱动程序
• 2.3.3 IP Camera视频流服务器
• 2.3.4 IP Monitor软件模型
• 2.4 网络通信协议模型
• 第三章 硬件系统电路设计
• 3.1 扩展电路板设计
• 3.2 PCMCIA/CF总线接口
• 3.2.1 PCMCIA/CF总线定义
• 3.2.2 PCMCIA/CF与嵌入式系统的接口
• 3.2.3 PCMCIA/CF接口电路设计
• 3.3 基于DM9000E的以太网络接口
• 3.3.1 DM9000E的功能和性能
• 3.3.2 DM9000E以太网络接口电路的设计
• 3.4 USB HOST、USB Device接口电路设计
• 3.5 系统总线驱动电路设计
• 3.6 电源模块设计
• 3.7 JTAG调试电路设计
• 3.8 基于IIS的音频电路设计
• 3.9 其他电路模块设计
• 第四章 BootLoader及系统平台软件的开发与移植
• 4.1 BootLoader与操作系统在嵌入式系统中的意义
• 4.2 BootLoader开发
• 4.2.1 开发BootLoader的意义
• 4.2.2 Smart Boot的系统初始化
• 4.2.3 Smart Boot的C语言部分
• 4.2.4 Smart Boot中的网络驱动
• 4.2.5 Smart Boot引导操作系统
• 4.3 操作系统移植
• 4.3.1 内核移植
• 4.3.2 RAMDISK根文件系统制作
• 4.4 PCMCIA/CF无线网卡驱动移植
• 4.4.1 CL-PD6710驱动架构
• 4.4.2 CL-PD6710地址空间访问机制
• 4.4.3 无线网卡驱动的实现
• 第五章 监控软件设计与实现
• 5.1 系统模型
• 5.2 IP Camera端监控软件设计
• 5.2.1 V4L视频采集系统
• 5.2.2 V4L视频采集过程
• 5.2.3 IP Camera视频流服务器
• 5.3 IP Monitor软件设计
• 5.3.1 多线程技术
• 5.3.2 IP Monitor视频流缓冲
• 5.3.3 IP Monitor视频播放
• 5.4 IP Camera与IP Monitor视频流传输
• 5.4.1 视频流传输模型
• 5.4.2 视频流数据的加密与解密
• 第六章 系统优化与系统测试
• 6.1 系统优化
• 6.2 系统测试
• 6.2.1 测试环境建立
• 6.2.2 测试系统配置
• 6.2.3 测试过程
• 6.2.4 测试结果和性能分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文