基于嵌入式的智能家居監控系統設計

2 系統的軟件設計實(shí)現
2.1 圖像采集模塊的實(shí)現
本系統采用USB接口的PC350攝像頭，該攝像頭的后端采用OV511+視頻芯片， 圖像傳感器采用新一代CMOS感光芯片，攝像頭硬件壓縮率超過(guò)5：1，非常適合視頻監控的圖像采集[3]。目前Linux內核中已經(jīng)有支持OV511芯片的驅動(dòng)，因此無(wú)須下載驅動(dòng)程序。該驅動(dòng)可以用模塊化的方式加載，也可以編譯進(jìn)內核，本系統采用編譯進(jìn)內核的方法。
在內核加載了OV511攝像頭驅動(dòng)之后，系統就能識別并支持該攝像頭，再只需編寫(xiě)視頻采集程序就可工作。視頻采集應用程序的設計通過(guò)Linux內核中的Video4Linux實(shí)現。
Video4Linux是Linux中關(guān)于視頻設備的內核驅動(dòng)，它為針對視頻設備的應用程序編程提供了一系列接口函數。在視頻采集中，應用程序首先通過(guò)open( )函數打開(kāi)視頻采集設備并返回一個(gè)文件描述符號，這個(gè)文件描述符就代表了捕獲的設備硬件。成功開(kāi)啟設備檔后，調用ioctl( )取的設備文件的相關(guān)信息，并且將取得的信息放到video capability結構中，同樣調用ioctl( )將視頻窗口信息放到video picture結構中。視頻設備的關(guān)閉通過(guò)close( )函數實(shí)現。在本系統中，視頻圖像的獲取采用mmap( )的方式共享內存來(lái)實(shí)現。此方法不必再調用read( )、write( )等操作，不僅進(jìn)程可以直接讀寫(xiě)內存，進(jìn)程通信效率高，而且不需要拷貝任何數據。
2.2 遠程視頻監控模塊的實(shí)現
視頻監控模塊采用“瀏覽器―服務(wù)器”模式，即在采集端構建嵌入式Web服務(wù)器，并在Web服務(wù)器的基礎上移植視頻服務(wù)器webcam，在客戶(hù)端利用Java Applet 來(lái)接受視頻服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的視頻信息。本模塊包括嵌入式Web服務(wù)器設計和視頻服務(wù)器webcam的移植實(shí)現。
2.2.1 嵌入式Web服務(wù)器設計
嵌入式Web服務(wù)器器是指將Web服務(wù)器引入到嵌入式系統中，在相應的硬件平臺和軟件系統的支持下，根據應用的需要實(shí)現通用的Web服務(wù)器的全部或者部分功能。嵌入式Web服務(wù)器仍然以TCP/IP協(xié)議為底層，在該Web中使用的應用層的通信協(xié)議是HTTP協(xié)議，通過(guò)HTTP協(xié)議實(shí)現客戶(hù)端（一般為瀏覽器）和嵌入式Web服務(wù)器的信息交換[4]。
在嵌入式領(lǐng)域，常用的Web服務(wù)器有thttpd和boa，boa目前用的最多。boa是一個(gè)非常小巧的Web服務(wù)器，可執行代碼只有約60 KB，占用系統資源少，而且速度快、安全性好[5]。目前使用的Linux2.6內核還沒(méi)有包含boa代碼，因此需要移植到本系統中。首先從www.boa.org下載boa源代碼(目前最新版本boa-0.94.13)，解壓到Linux系統目錄下，用交叉編譯器編譯。這樣在boa-0.94.13/src目錄下生成boa應用程序，把生成的boa應用程序下載到開(kāi)發(fā)板上Linux系統中的/bin目錄下，讓boa在系統啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運行，這樣在開(kāi)發(fā)板上就移植了boa服務(wù)器。
2.2.2 視頻服務(wù)器webcam的移植實(shí)現
視頻信息通過(guò)攝像頭采集到的圖像需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送到另一端，并通過(guò)瀏覽器顯示出來(lái)，這一過(guò)程通過(guò)視頻服務(wù)器實(shí)現。視頻服務(wù)器的工作主要是與客戶(hù)端建立鏈接，并根據客戶(hù)端用戶(hù)的指令，調用相應的函數處理客戶(hù)端的控制要求。視頻服務(wù)器工作流程如圖2所示。