嵌入式視頻監控系統設計方案

引言

相比傳統視頻監控系統，嵌入式視頻監控系統具有體積小、實(shí)時(shí)性強、性?xún)r(jià)比高、可靠性高、組網(wǎng)方便、可遠程監控等優(yōu)點(diǎn)，因而更適用于工業(yè)控制、銀行、政府部門(mén)的安防系統中。本文提供的這套系統，采用的s3C2440具有更高的性?xún)r(jià)比，并且基于B／S架構來(lái)構建網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，用戶(hù)可直接通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)，相比C／S架構，本系統更符合客戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )化的要求。

1 嵌入式視頻監控系統方案

采用模塊化設計方法，將系統分為3個(gè)功能模塊，分別是：前端視頻采集及警報模塊、嵌入式Web服務(wù)器模塊、后端用戶(hù)監視模塊。前端視頻采集及警報模塊負責視頻的采集、存儲、處理及傳輸，并實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)環(huán)境溫度，提供火險預警。嵌入式Web服務(wù)器模塊則負責處理監控端發(fā)來(lái)的請求并為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)監控數據;后端用戶(hù)監視模塊實(shí)現對遠程的實(shí)時(shí)監控，并與web服務(wù)器交互。整個(gè)系統結構框圖如圖1所示。

2 系統前端部分的實(shí)現

2.1 前端軟件平臺的搭建

首先，在PC上建立交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境。然后進(jìn)行Boot—loader的移植，本系統使用U-Boot一1．16，它支持10種處理器，214種開(kāi)發(fā)板Ⅲ。然而對于本系統所選用的S3C2440開(kāi)發(fā)板，它并沒(méi)有直接支持，但由于其支持s3c24lo開(kāi)發(fā)板，因而只需對代碼修進(jìn)行少量的修改，即可實(shí)現對本系統的支持。主要工作包括修改SDRAM的配置；分頻比(FCLK、HCLK、PcLK)；系統時(shí)鐘獲取函數(get’PCLK()、get_HCLK()、get一PLLCLK()等)；實(shí)現對NAND Flash、yaffs文件系統燒寫(xiě)的支持等。完成Boot—loader的移植后，即可進(jìn)行Linux內核的移植，其主要任務(wù)是添加本系統相關(guān)硬件的驅動(dòng)程序，如USB、網(wǎng)卡等，并對其進(jìn)行相應的修改，使其支持S3C2440平臺，然后靜態(tài)編譯入內核。針對本系統攝像頭驅動(dòng)采用動(dòng)態(tài)加載的方式，在進(jìn)行內核配置的時(shí)候需要選中“L0adable modulesupport”選項。最后利用Busybox來(lái)構建根文件系統。

現場(chǎng)報警功能部分的實(shí)現，采用溫度傳感器Dsl8820實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)溫度，溫度預警值設為50℃，當溫度超過(guò)該預警值，立即驅動(dòng)前端機上的蜂鳴器，提醒現場(chǎng)人員環(huán)境出現異常，可能有火情。

2.2 前端視頻采集的實(shí)現

Vide04“nux(簡(jiǎn)稱(chēng)V4L)是Ljnux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印]。本系統使用UsB口攝像頭采集視頻數據，首先要開(kāi)發(fā)相應的驅動(dòng)程序，即針對usB攝像頭設備／dev／videoo，進(jìn)行視頻圖像采集方面的程序設計。要完成針對基于V4L的USB視頻數據采集，首先要獲取視頻設備的設備信息，初始化采集窗口、色度模式、幀狀態(tài)，然后才能進(jìn)行視頻圖像的采集。視頻采集流程如圖2所示。

在獲取到設備信息并設置完攝像頭參數后，即可進(jìn)行數據采集，本系統使用mmap()把設備文件映射到內存中，從而繞過(guò)內核緩沖區，加速I(mǎi)／O訪(fǎng)問(wèn)速度。具體操作如下：

首先，使用ioctl(vide伊>fd，VIDIocGMBuF，(vide擴>videombuf)函數獲得攝像頭存儲緩沖區的幀信息(其中、，id∞為struct vdIn*)，之后修改、，ideo—map中的設置。然后將攝像頭對應的設備文件映射到內存區，使用video->pFramebuffer一((unsigned char*)mmap(0，、，ide0->、，ideombu￡si距，PROT—READ I PROT—WRITE，MAP-SHARED，、rideo->fd，o)。該映射內容區可讀可寫(xiě)，并且不同進(jìn)程間可共享。接著(zhù)就可進(jìn)行視頻的截取了，使用函數ioctl(video->fd，VIDIOCMCAPTURE，(video->mmap))，若成功，便開(kāi)始截取一幀視頻數據，最后調用VDlOcsYNC等待一幀截取結束。