基于A(yíng)RM的移動(dòng)視頻監控終端設計與實(shí)現

0 引言
隨著(zhù)人們對生活和工作環(huán)境的安全性的要求不斷提高，安全防范的重要性越來(lái)越突出。視頻監控技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，比如對森林、旅游景點(diǎn)、城市小區等通過(guò)視頻監控來(lái)實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)發(fā)生的情況。將嵌入式技術(shù)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用于視頻監控終端，與傳統的有線(xiàn)視頻監控相比，無(wú)線(xiàn)視頻監控擺脫了網(wǎng)絡(luò )電纜的束縛，提高了視頻監控的靈活性和可擴展性。監控人員可以攜帶手持監控設備而不必在固定位置值守來(lái)監控現場(chǎng)。
在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下傳輸視頻，龐大的視頻信息量對有限的傳輸帶寬是難以承受的，成為阻礙其應用的瓶頸之一，因此，需要高效率的視頻壓縮標準來(lái)滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳輸帶寬的需求。新一代視頻壓縮標準H．264是面向Internet和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的視頻圖像編解碼技術(shù)，它不僅提高了壓縮效率，而且增加了網(wǎng)絡(luò )適應能力，降低了網(wǎng)絡(luò )帶寬的需求。H．264標準定義了視頻編碼層VCL(Video Coding Layer)和網(wǎng)絡(luò )提取層NAL(Network Abstraction Layer)。視頻編碼層主要采用幀內預測、幀間預測、變換和量化、熵編解碼等技術(shù)實(shí)現視頻壓縮功能，網(wǎng)絡(luò )提取層將編碼后的數據封裝成NALU單元，以適應在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中傳輸。
移動(dòng)視頻監控終端以ARM微處理器為核心，剪裁適合視頻監控終端的嵌入式Linux操作系統。通過(guò)配備無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接收監控前端壓縮視頻數據，解碼、顯示監控前端發(fā)送的視頻流，實(shí)時(shí)顯示前端監控畫(huà)面。本文將重點(diǎn)闡述在視頻傳輸過(guò)程中采用RTP／UDP／IP協(xié)議時(shí)，出現的視頻包亂序、丟包處理方法，以及在ARM平臺上對H．264解碼器的移植和實(shí)現。

1 系統的硬件平臺
系統硬件平臺主要由嵌入式微處理器、NANDFLASH，SDRAM，IEEE802．11協(xié)議無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡、LCD模塊組成。本系統的微處理器選用三星公司ARM9內核的S3C2440，系統時(shí)鐘采用400 MHz的工作頻率。S3C2440內部集成了大量的功能單元，包括：存儲器控制器有8個(gè)Bank區間、LCD控制器、USB控制器以及豐富的外設接口資源，根據視頻監控終端的需求，在此基礎上進(jìn)行外圍電路的配置和擴展。視頻監控終端硬件框圖如圖1所示。

存儲器包括ROM和RAM兩部分，ROM配備了非線(xiàn)性結構的K9F1208UOM容量為64M×8 b的NAND FLASH芯片；RAM配備2片HY57V561620BT—H組成32位數據總線(xiàn)的SDRAM，適用監控終端處理龐大視頻數據的需求。在USB Host接口上外接一塊基于IEEE802．11協(xié)議的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，通過(guò)無(wú)線(xiàn)AP端點(diǎn)接收監控前端視頻數據。液晶屏選用TFT真彩液晶屏，并配備相應的觸摸屏實(shí)現人機交互的目的。

2 系統的軟件設計
移動(dòng)視頻監控終端軟件設計以嵌入式Linux操作系統為核心，作為一種開(kāi)源操作系統，Linux具有支持多種硬件平臺、豐富的設備驅動(dòng)和良好的網(wǎng)絡(luò )功能等特點(diǎn)。針對監控終端的具體應用對內核進(jìn)行配置，剪裁出合適的系統。監控終端應用軟件是建立在操作系統之上，為實(shí)現RTP／UDP／IP協(xié)議下接收H．264視頻流和ffmpeg解碼庫實(shí)時(shí)解碼視頻流。