基于H.264的嵌入式無(wú)線(xiàn)視頻監控系統

Hi3510使用ARM926EJ-S內核，哈佛結構的32位RISC處理器，其內內置MMU，主頻可達到 240MHz，可以很好得運行嵌人式Linux2.6，不但保持了嵌人式系統小型化、低功耗、易攜帶的特點(diǎn)，又充分利用了Linux系統完整的內存、文件、線(xiàn)程管理功能，大大方便了程序的開(kāi)發(fā)和程序中多任務(wù)功能的實(shí)現。

H.264是面向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和因特網(wǎng)的視頻圖像編碼與傳輸技術(shù)．與其相關(guān)的各種研究已成為當今信息科學(xué)與技術(shù)的前沿課題。 H.264具有高壓縮比，良好的網(wǎng)絡(luò )適應性，一定的魯棒性等優(yōu)異性能，但其計算量過(guò)高，編碼時(shí)間過(guò)長(cháng)，限制了它的廣泛應用。Hi3510芯片是具有 H.264硬件編碼SOC芯片DD Hi3510采用ARM9+DSP+硬件引擎方式，方便地提供了H.264壓縮視頻流，而且可以獲得很好壓縮比。

碼分多址通訊模塊采用深圳倚天科技公司的ETPro-309 AI CDMA Modem，其內置SIM卡，其內部核心芯片是Qualcomm MSM6025。該模塊包含基于碼分多址業(yè)務(wù)標準IS95和IS2000的調制解調系統，而且帶內置TCP／IP協(xié)議棧，可利用AT命令直接與其通信。碼分多址模塊與核心處理器之間使用UART進(jìn)行連接。

Hi3510支持ITU-R BT.656/601視頻輸入接口，攝像機接口接受ITU標準的圖像數據，不能直接接收CCD攝像機輸出的模擬視頻信號，因此我們只需要再加一片SAA7114視頻解碼芯片，就可以完成硬件系統的搭建。

3.2 監控終端軟件設計

控制終端軟件的核心是嵌入式Linux操作系統,所有功能的實(shí)現都基于Linux操作系統來(lái)完成。主要包括三個(gè)層次，最底層是BootLoader服務(wù)程序和基本外設驅動(dòng)，它主要完成系統加載和ARM核心處理器的初始化配置，第二層主要是攝像頭模塊和碼分多址模塊的驅動(dòng)程序，最后一層是系統的應用程序。

由于Linux內核采用模塊化的設計。很多模塊可以獨立地加載或卸載，所以小型化就是對Linux內核重新編譯，在編譯時(shí)仔細地選擇嵌入式設備所需要的功能模塊，同時(shí)刪除不需要的功能。這里只需要串口驅動(dòng)、SAA7114視頻解碼芯片驅動(dòng)，還有撥號網(wǎng)絡(luò )應用，還要支持 PPP、TCP／IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，其他都可以刪除掉，使系統運行所需要的內核顯著(zhù)減小至l Mb以?xún)?。碼分多址撥號通過(guò)運行PPP程序進(jìn)行。在Linux下的PPP包是專(zhuān)門(mén)為解決Modem撥號上網(wǎng)問(wèn)題而編寫(xiě)的，并且是公開(kāi)源代碼的。PPP撥號腳本程序主要通過(guò)調用pppd和chat這兩個(gè)應用程序，并通過(guò)AT指令實(shí)現對Modem的操作。

應用程序主要是監聽(tīng)用戶(hù)命令，收到命令后調用攝像頭模塊采集圖像，然后再使用碼分多址模塊來(lái)發(fā)送圖像數據。終端一旦初始化后，就與中心服務(wù)器建立TCP連接，在運行過(guò)程中終端跟中心服務(wù)器保持TCP連接，中心服務(wù)器可隨時(shí)主動(dòng)地請求圖像數據，因此，對于對交互性和實(shí)時(shí)性有較高要求的應用系統可實(shí)現較好的響應。監控終端軟件流程如圖3所示。

圖3. 監控終端軟件流程圖

4 基于RTP的H.264視頻流傳輸控制

由于H.264具有前面所指出的多種優(yōu)點(diǎn)，本系統設計了基于RTP的H.264視頻流傳輸控制。RTP協(xié)議對實(shí)時(shí)數據傳輸的支持包括時(shí)間戳、序列號、荷載類(lèi)型標識和源標識等，時(shí)間戳反映了RTP數據幀中第一字節數據的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間是線(xiàn)性單調增長(cháng)的。接收方根據收到數據幀的時(shí)間戳來(lái)重建接收數據的時(shí)序關(guān)系，以便正確回放媒體流。序列號用于數據傳送的丟失檢測和幀序重構；荷載類(lèi)型標識則指明RTP幀數據荷載的編碼格式；源標識用于指示接收方式所接收數據的來(lái)源。以上功能均通過(guò)RTP的幀頭來(lái)實(shí)現。

RTP 數據協(xié)議運行在面向數據報的UDP 之上，它只能提供無(wú)連接的不可靠服務(wù)，幀丟失或出錯都會(huì )降低圖像或聲音的質(zhì)量。RTCP控制協(xié)議需要與RTP數據協(xié)議一起配合使用，RTP本身并不能為按序傳輸數據包提供可靠的保證，也不提供流量控制和擁塞控制，這些都由RTCP來(lái)負責完成。