具有遠程監控功能的視頻服務(wù)器設計

3 系統軟件設計
整個(gè)嵌入式系統的軟件部分由4部分組成：Boot-loader代碼、Linux操作系統的內核生成和Linux下驅動(dòng)程序及應用程序的開(kāi)發(fā)、文件系統的生成和配置以及用戶(hù)應用程序。設備驅動(dòng)模塊向上層軟件提供一致的接口，主要包括硬件的初始化、總線(xiàn)內存地址映射、內存分配等，分別被存儲在NAND Flash的4個(gè)分區模塊中。本設計采用的是較節省空間的CRAMFS只讀文件系統。
3．1 MPEG-4壓縮編碼的實(shí)現
AT2042支持MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H．263和Motion-JPEG等多種視頻壓縮標準，以及ADPCM、MPEG-1 Layer-II和Lyer-III(MP3)等音頻壓縮標準。這些功能是通過(guò)配置相應的編碼寄存器實(shí)現的，例如編碼模式、編碼像素點(diǎn)、編碼幀率及設置編碼流格式(PES、PS、TS)等等。本系統中采用MPEG-4模式、720X576、每秒25幀及生成PES流來(lái)對視頻數據進(jìn)行編碼。
MPEG-4壓縮編碼部分完成對AT2042和TVP5150相關(guān)寄存器的配置，保證了MPEG-4數據流的正常輸出。系統啟動(dòng)后，首先配置AT2042的寄存器，初始化完成后，通過(guò)I2C總線(xiàn)對TVP5150進(jìn)行初始化配置。在壓縮編碼過(guò)程中，MPEG-4數據流接收存儲程序由AT2042的數據流緩沖器標志信號來(lái)進(jìn)行控制。當緩沖器滿(mǎn)時(shí)，RISC_INT0置低，主控制器通過(guò)DMA通道把從AT2042的網(wǎng)卡接口接收過(guò)來(lái)的碼流通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通道傳輸到PC端。其壓縮編碼模塊程序流程如圖6所示。

3．2 遠程網(wǎng)絡(luò )程序模塊
網(wǎng)絡(luò )控制模塊是外部擴展應用程序與視頻服務(wù)器交互的一個(gè)模塊。其工作過(guò)程是：在監控終端的IE瀏覽器中輸入網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器的IP地址，嵌入式網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器根據請求，將相應的控制頁(yè)面(即ActiveX控件)反饋給IE瀏覽器，用戶(hù)下載控件后，根據控件上的指令，進(jìn)行相應的操作，然后提交。該模塊提取操作的信息，根據不同信息通過(guò)socket套接口與服務(wù)器進(jìn)行通信來(lái)分別處理相應的事件，如調節M(mǎn)PEG-4相關(guān)屬性、攝像頭的相關(guān)操作等。該網(wǎng)絡(luò )控制模塊的設計主要包括3部分：本地嵌入式web服務(wù)器的配置、ActiveX控件的編寫(xiě)、socket套接字實(shí)現服務(wù)器與監控端通信。遠程網(wǎng)絡(luò )程序模塊框圖如圖7所示。

3．3 本地存儲部分的實(shí)現
該部分主要實(shí)現的三大功能：U盤(pán)空間的監測，以系統時(shí)間來(lái)命名存儲文件并將文件保存到U盤(pán)上，實(shí)現MPEG-4編碼。視頻編碼存儲主要是利用Linux系統指令、AT2042芯片的視頻編碼功能和自動(dòng)生成傳輸流功能。
(1)顯示U盤(pán)存儲空間
首先，利用Linux系統指令與C語(yǔ)言的接口函數sys-tem(const char*string)，執行指令會(huì )把U盤(pán)空間的容量、可用空間等信息寫(xiě)入設定目錄下，然后利用display_string(char*string)函數將該信息顯示在顯示層面上。這樣可以使用戶(hù)很清楚地了解到可用存儲空間的大小。
(2)以系統時(shí)間命名文件名
調用系統函數time、localtime，這里需要定義相應的結構體tm來(lái)獲取系統時(shí)間，然后將這些信息與建立文件的路徑保存在同一個(gè)字符串，調用fopen(const char*path，const char*mode)函數。這樣就實(shí)現了以系統時(shí)間來(lái)命名文件名，可以方便用戶(hù)按時(shí)間來(lái)查看文件。
3．4 運動(dòng)圖像監測的實(shí)現
該視頻監控系統配置AT2042的相關(guān)寄存器，可實(shí)現運動(dòng)檢測的功能。通過(guò)運動(dòng)檢測來(lái)控制視頻數據的存儲和報警。運動(dòng)檢測(報警)算法可以控制存儲動(dòng)作，節省存儲空間。例如，開(kāi)始無(wú)運動(dòng)報警信號，存儲模塊處于等待狀態(tài)；運動(dòng)報警信號到來(lái)，啟動(dòng)存儲模塊，在一定時(shí)間內如果沒(méi)有繼續收到運動(dòng)報警信號，存儲模塊自動(dòng)停止工作。這樣存儲量比連續存盤(pán)少得多，大量無(wú)運動(dòng)的視頻被剪截掉了，大大提高了存盤(pán)效率，有效地節省了存儲空間。工作過(guò)程是這樣的：預先進(jìn)行檢測區域設定，從攝像機來(lái)的視頻信號一方面進(jìn)行視頻壓縮，壓縮的碼流輸出到緩沖區中；另一方面進(jìn)行運動(dòng)檢測，當運動(dòng)條件滿(mǎn)足時(shí)發(fā)出報警信號，存儲設備開(kāi)始工作。存儲設備一接到啟動(dòng)信號就將緩沖區的壓縮碼流全部保存下來(lái)，接著(zhù)連續存儲視頻壓縮輸出的碼流，直到存儲控制指示停止存盤(pán)為止。運動(dòng)方向的估計可以實(shí)現監控系統中的警戒線(xiàn)報警功能。在圖像畫(huà)面上設定警戒線(xiàn)以及方向，相應地產(chǎn)生一個(gè)預警區域。圍繞邊界線(xiàn)產(chǎn)生邊界區域或邊緣點(diǎn)集，監測是否有運動(dòng)越過(guò)警戒線(xiàn)進(jìn)入警戒區。

結 語(yǔ)
本視頻服務(wù)器既有視頻遠程實(shí)時(shí)傳輸，又具有本地存儲的功能，再配置AT2042實(shí)現多種視頻格式的編碼和運動(dòng)檢測、報警功能，使用起來(lái)方便易行，可以得到廣泛的應用。該視頻服務(wù)器集成普通攝像機和網(wǎng)絡(luò )轉換器，將圖像轉換為基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò )標準的數據包，使攝像機所攝的畫(huà)面通過(guò)RJ-45以太網(wǎng)接口直接傳送到網(wǎng)絡(luò )上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )即可遠程監視畫(huà)面。該視頻服務(wù)器采用了最先進(jìn)的攝像技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，具有強大的功能。內置的系統軟件能實(shí)現真正的即插即用，使用戶(hù)免去了復雜的網(wǎng)絡(luò )配置；內置的大容量?jì)却婺艽鎯瘓笥|發(fā)前的圖像；內置的I／O端口和通信口便于擴充外部周邊設備，如門(mén)禁系統、紅外線(xiàn)感應裝置、全方位云臺。