基于A(yíng)RM9的嵌入式3G無(wú)線(xiàn)視頻監控系統設計

國內外市場(chǎng)上主要推出的是數字控制的模擬視頻監控和數字視頻監控兩類(lèi)產(chǎn)品。前者的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品性能穩定， 在實(shí)際工程中得到了廣泛應用。

后者是新近崛起的以計算機技術(shù)及圖像視頻壓縮技術(shù)為核心的新型視頻監控系統， 該系統在解決模擬視頻監控系統的部分弊端的基礎上迅速崛起。在互聯(lián)網(wǎng)的普遍推廣和網(wǎng)絡(luò )帶寬逐漸提高的背景下，視頻監控技術(shù)飛速發(fā)展， 出現了集多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)于一體的嵌入式網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統。

目前國內嵌入式視頻監控系統的研究有了很大的發(fā)展， 但是國內對嵌入式無(wú)線(xiàn)視頻監控系統的研究還比較少。本文介紹了自主開(kāi)發(fā)的基于A(yíng)RM 的嵌入式無(wú)線(xiàn)視頻采集系統設計方案。該方案采用S3C2410 嵌入式處理器和ARMLinux 操作系統， 利用通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的視頻服務(wù)器軟件，通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)卡完成客戶(hù)端與視頻服務(wù)器的通信。介紹了系統的硬件結構、服務(wù)器端軟件的總體結構、驅動(dòng)程序的構建、圖像的采集和壓縮以及傳輸模塊的設計，并進(jìn)行了測試。實(shí)驗結果表明， 系統采用H.264 編碼技術(shù)在保證視頻傳輸質(zhì)量的同時(shí)具有良好的帶寬適應能力。

1 系統總體結構

本系統由監控現場(chǎng)攝像頭、嵌入式視頻服務(wù)器、客戶(hù)端三部分組成。監控現場(chǎng)的攝像頭實(shí)現圖像的采集，并把采集的圖像信息通過(guò)內部總線(xiàn)傳送給嵌入式視頻服務(wù)器。嵌入式遠程視頻監控系統是一個(gè)基于S3C2410處理器、H.264 壓縮、Web 服務(wù)器和Linux 操作系統的嵌入式系統， 它的主要功能是對攝像頭采集到的圖像進(jìn)行H.264 壓縮編碼， 并對編碼后的圖像通過(guò)3G 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸?？蛻?hù)端主要完成圖像的接收和解壓縮， 用戶(hù)可以通過(guò)Web 瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)嵌入式視頻服務(wù)器來(lái)觀(guān)看攝像頭采集到的圖像，從而實(shí)現遠程視頻監控。嵌入式遠程視頻監控系統總體結構如圖1 所示。

圖1 嵌入式遠程視頻監控系統總體結構

2 系統硬件結構

系統硬件由圖像傳感器MI360 、3G 無(wú)線(xiàn)模塊MC8630 、圖像壓縮芯片ZC0301 、微處理器芯片S3C2410 、以太網(wǎng)控制芯片、SDRAM 等芯片組成。S3C2410 具有低功耗、精簡(jiǎn)而出色的全靜態(tài)設計等特點(diǎn)，具備MMU 存儲器管理功能， 擁有獨立的16 KB 指令和16 KB 數據緩存，在高性能和低功耗特性方面提供了可靠的性能。無(wú)線(xiàn)模塊選用中興3G 模塊MC8630， 數據速率為前向：3.1 Mb/smax，反向：1.8 Mb/s max 。

為了降低成本， 簡(jiǎn)化設計， 本方案選用中星微的ZC0301 作為視頻壓縮編碼芯片，Vimicro ZC0301 主要由系統控制、圖像信號處理、次取樣和水平掃描、JPEG 編碼器和USB 設備控制五大功能模塊組成。CMOS 圖像傳感器選擇美光的MI360 ， 它采用VGA 標準（30 萬(wàn)像素） ，感光面積為1/4 英寸， 有效像素649H ×489H， 采用低噪聲技術(shù)，噪聲等級達到CCD 標準。MI360 和ZC0301 壓縮編碼芯片完成視頻數據的采集、壓縮和編碼。系統硬件結構如圖2 所示。

圖2 嵌入式監控系統硬件結構

3 系統軟件結構

本嵌入式遠程視頻監控系統軟件由攝像頭驅動(dòng)模塊、圖像采集模塊、H.264 圖像壓縮模塊、嵌入式Web 服務(wù)器組成。攝像頭驅動(dòng)模塊實(shí)現攝像頭在Linux 操作系統下的正常工作， 并為應用程序提供接口。圖像采集程序獲取攝像頭傳送過(guò)來(lái)的圖像信息并進(jìn)行暫存。H.264壓縮模塊完成對原始圖像的編碼處理。嵌入式Web 服務(wù)器實(shí)現圖像數據處理與網(wǎng)絡(luò )傳輸。嵌入式Web 服務(wù)器一般由5 個(gè)主要模塊組成： 嵌入式HTTP 引擎、安全模塊、應用程序接口、文件系統和配置模塊[ 2]。由于開(kāi)發(fā)平臺采用的嵌入式操作系統為ARMLinux ， 具有成熟的文件系統， 提供文件訪(fǎng)問(wèn)的接口， 可以直接使用文件系統提供的讀寫(xiě)接口訪(fǎng)問(wèn)嵌入式Web 資源文件， 不需要另外設計文件系統。嵌入式視頻監控系統軟件體系結構如圖3 所示。