基于A(yíng)RM11嵌入式遠程監控系統的分析與設計

摘要：為了更好的降低監控成本，提高系統布防的簡(jiǎn)易性;同時(shí)提高傳輸速度，達到更好的監控效果。采用三星公司S3C6410開(kāi)發(fā)板，及其自帶功能強大的ARM11處理器來(lái)設計監控系統，利用開(kāi)源軟件mjpg_stream，GCC編譯工具，搭建windows和linux下的網(wǎng)絡(luò )監控系統。實(shí)驗結果表明，該系統采集圖像清晰，達到預期的設計目標。

嵌入式遠程監控系統簡(jiǎn)介及應用前景：嵌入式遠程監控就是本地PC機，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)http開(kāi)頭的網(wǎng)絡(luò )地址，對遠程終端監控設備進(jìn)行控制，監控人員不用親臨被監控區域的一類(lèi)視頻監控系統設備。嵌入式監控設備避免了惡劣環(huán)境對人的影響和監控的不利因素，同時(shí)也可以做到據點(diǎn)監控，參數修改，達到各種災害的提前控制?？蓮V泛用于軍事監控，道路監控，學(xué)校宿舍監控等。傳統的監控設備有以下一些不足之處：1)普遍采用撥號方式進(jìn)行數據傳輸，占用大量網(wǎng)絡(luò )資源，使用成本較高，工作效率低，可靠性不高和傳輸速率低，不適合更廣泛的推廣。2)硬件的要求較高，更新?lián)Q代周期較長(cháng)，體積龐大，不適合長(cháng)久的發(fā)展線(xiàn)路。3)系統的針對性也較強，產(chǎn)品的各種技術(shù)手段，參數都處于半封閉或封閉狀態(tài)，可移植性較差。

嵌入式遠程視頻監控系統的優(yōu)點(diǎn)：1)嵌入式視頻監控系統易于移植，能夠在linux系統和windows下同時(shí)開(kāi)發(fā);2)對監控設備要求較低，只需要能夠聯(lián)網(wǎng)，并且只需要安裝IE等瀏覽器;3)各種不同版本的監控設備設備和軟件層出不窮，跟新較快，能夠實(shí)時(shí)的滿(mǎn)足監控要求;4)豐富的人機交換界面。除了以上幾點(diǎn)外，還有包括能夠克服惡劣環(huán)境，加上紅外模塊能夠實(shí)現夜晚的監控，監控設備圖形界面的豐富，達到控制的多樣化等不同優(yōu)點(diǎn)。

1 嵌入式遠程監控系統的硬件組成

任何系統設備，都是由硬件和軟件組成。本文審計使用的嵌入式系統是由ARM11開(kāi)發(fā)板，攝像頭，開(kāi)源軟件以及PC機所構成。

1)S3C6420開(kāi)發(fā)板：ARM是一款低功耗、高性?xún)r(jià)比的RSIC處理器，可廣泛應用于移動(dòng)電話(huà)和通用處理等領(lǐng)域;S3C6410為2.5 G和3 G通信服務(wù)提供了優(yōu)化的硬件性能，內置強大的硬件加速器：包括運動(dòng)視頻處理、音頻處理、2D加速、顯示處理和縮放等;S3C6410集成了一個(gè)MFC(Multi—Format video Codec)支持MPEG4/H.263/H.264編解碼和VC1的解碼，能夠提供實(shí)時(shí)的視頻會(huì )議以及NTSC和PAL制式的CVBS輸出;S3C6410處理器內置一個(gè)采用先進(jìn)技術(shù)的3D加速器，支持OpenGL ES 1.1/2.0和D3DM API，能實(shí)現4M triangles/s的3D加速;S3C6410包含了優(yōu)化的外部存儲器接口，該接口能滿(mǎn)足在高端通信服務(wù)中的數據帶寬要求。且具有性能優(yōu)越的處理器——ARM11，性能高，處理頻率快，具有強大的ARM指令集體系結構，對視頻監控的速度和畫(huà)面質(zhì)量有著(zhù)很大的提高。

2)PC機：文中采用的是聯(lián)想G470筆記本電腦，安裝了IE瀏覽器。主要是作為顯示設備。

3)攝像頭：攝像頭的選取一定是要攝像頭支持UVC視頻格式的攝像頭，并非任何一種都可以的，否則將會(huì )出現錯誤，本文后面就遇到過(guò)，本文采用的是炫魔攝像頭。

2 系統的總體設計

2.1 整體的框圖設計

如圖1所示，該監控系統前端采用中星微電子芯片的攝像頭，給開(kāi)發(fā)板加上紅外模塊可以采用專(zhuān)用的紅外攝像頭，采集得到紅外圖像;核心設備：采用較先進(jìn)的以ARM11為核心處理器的S3C6410開(kāi)發(fā)板，ARM11微處理器具有處理數據頻率高，傳輸速度快——64位的數據通道，可選的浮點(diǎn)運算，支持各種不同的計算機語(yǔ)言(C，C++等)等特點(diǎn)。

2.2 ping通開(kāi)發(fā)板和PC機

保證開(kāi)發(fā)板和PC機處于同一個(gè)網(wǎng)段，只有在同一個(gè)網(wǎng)段的情況下，雙方才能夠很好的數據互通，在這里我們采用開(kāi)發(fā)板和PC在一個(gè)路由器下，運用ping這個(gè)命令來(lái)實(shí)現(ping不僅僅是windows下的命令，在unix和linux下也有這個(gè)命令，它是一個(gè)通信協(xié)議，是ip協(xié)議的一部分，也是tcp協(xié)議的一部分，Ping在Windows下是自帶的一個(gè)可執行命令。利用它可以檢查網(wǎng)絡(luò )是否能夠連通，用好它可以很好地幫助我們分析判定網(wǎng)絡(luò )故障。應用格式：Ping+IP地址)，最終ping通的結果如圖所示，如果沒(méi)有ping通的話(huà)，開(kāi)發(fā)板和PC將不能夠實(shí)現互通，圖2是ping通的圖像顯示。

2.3 交叉編譯環(huán)境的搭建

GCC編譯器：即不同處理器之間的交叉編譯工具，Linux系統下的GCC(GNU C Compiler)是GNU推出的功能強大、性能優(yōu)越的多平臺編譯器，是GNU的代表作品之一。GCC是可以在多種硬體平臺上編譯出可執行程序的超級編譯器，其執行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%～30%。GCC編譯器能將C、C++語(yǔ)言源程序、匯程式化序和目標程序編譯、連接成可執行文件，如果沒(méi)有給出可執行文件的名字，GCC將生成一個(gè)名為a.out的文件。在Linux系統中，可執行文件沒(méi)有統一的后綴，系統從文件的屬性來(lái)區分可執行文件和不可執行文件。而GCC則通過(guò)后綴來(lái)區別輸入文件的類(lèi)別，一般情況下windows下編譯出來(lái)的后綴名為.c文件。

宿主機上安裝的fedora發(fā)行版的Linux內核，這里使用的是ARM—linux—gcc 4.3.0.

2.4 mjpg—stream庫的移植

根據mjpg_stream源代碼，默認的網(wǎng)絡(luò )輸出端口：output[0]=“output_http.so—port 8080”;默認的輸入端口：char*input=“in put_uvc.so--resolution 640x480--fps 5--device/dev/video0”;而不是每一個(gè)開(kāi)發(fā)板的活動(dòng)端口都是video0，因此我們需要重新進(jìn)行編譯。采用之前的編譯工具GCC編譯器，利用make和makefile(make和makefile定義了一系列的規則來(lái)指定，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要后編譯，哪些文件需要重新編譯，甚至于進(jìn)行更復雜的功能操作)命令進(jìn)行編譯，形成可執行文件也就是如圖所示的mjpg_streamer文件格式，即是開(kāi)發(fā)板當中的可執行文件。前面我們已經(jīng)提到，所采用的攝像頭一定要支持UVC格式的攝像頭，圖3就是不支持UVC和活動(dòng)端口不連接的時(shí)候的錯誤提示，圖4就是正確的提示信息。