基于A(yíng)RM的視頻監控終端的設計與實(shí)現

引言 

　　視頻監控系統在工業(yè)、軍事、民用領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，為這些行業(yè)的安全防范和環(huán)境監控起到了不可忽視的作用。視頻監控系統正逐步由模擬化走向數字化，隨著(zhù)半導體技術(shù)的飛速發(fā)展和多媒體視頻編解碼技術(shù)的日益成熟，高性能、復雜的視頻流壓縮算法在嵌入式系統中的應用成為了現實(shí)。如今監控系統多采用專(zhuān)用處理器或RISC嵌入式處理器與DSP相結合的方法實(shí)現，本文探討的是用ARM處理器與軟件壓縮相結合的辦法實(shí)現。

視頻臨控系統總體設計

　　首先需要對系統進(jìn)行總體規劃，將系統劃分成幾個(gè)功能模塊，確定各個(gè)模塊的實(shí)現方法。整個(gè)視頻監控系統采用C/S結構，從主體上分為兩部分：服務(wù)器端和客戶(hù)端。服務(wù)器端主要包括S3C2410平臺上運行的采集、壓縮、傳輸程序，客戶(hù)端是PC機上運行的接收、解壓、回放程序。視頻監控終端從現場(chǎng)的攝像頭捕獲實(shí)時(shí)的視頻信息，壓縮之后通過(guò)以太網(wǎng)傳輸到視頻監控服務(wù)器上。

　　如系統結構圖（圖1）所示，視頻圖像采集和打包發(fā)送在服務(wù)器端完成，圖像的接收解包和回放將在客戶(hù)端完成。

系統的硬件設計

　　系統采用模塊化設計方案，主要包括以下幾個(gè)模塊：主控制器模塊、儲存電路模塊、外圍接口電路模塊、電源和復位電路，如圖2所示。

　　S3C2410主控器模塊
　　主控器模塊是整個(gè)系統的核心，采用的S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM920T處理器核的16/32位微控制器，該處理器最高運行頻率可達到203MHz，它的低功耗、精簡(jiǎn)和全靜態(tài)設計特別適合于對成本和功耗敏感的應用。S3C2410提供了豐富的片內資源，支持Linux，是本系統的合適選擇。它能完成整個(gè)系統的調度工作，在系統上電時(shí)配置所有需工作的芯片的功能寄存器，完成視頻流的編碼，并通過(guò)以太網(wǎng)控制器控制物理層芯片發(fā)送視頻碼流。

　　系統存儲電路模塊
　　主控器還需一些外圍存儲單元如Nand Flash，和SDRAM。Nand Flash 中包含Linux 的Bootloader、系統內核、文件系統、應用程序以及環(huán)境變量和系統配置文件等；SDRAM讀寫(xiě)速度快，系統運行時(shí)把它作為內存單元使用。設計采用了64M的Nand Flash和64M的SDRAM。

　　外圍電路模塊
　　本設計用到的外設有USB接口，網(wǎng)卡接口，RS232接口和JTAG接口。

　　視頻監控終端的USB主控制器模塊通過(guò)專(zhuān)用的USB集線(xiàn)器與多個(gè)USB攝像頭相連。在實(shí)時(shí)監控狀態(tài)下，各個(gè)攝像頭上捕獲的圖像數據通過(guò)USB集線(xiàn)器傳輸到視頻監控終端的USB主控制器模塊上，然后再由USB主控制器模塊交由S3C2410處理器集中處理。S3C2410對采集到的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼壓縮，編碼之后的碼流直接傳輸到發(fā)送緩沖區中，等候發(fā)送。

　　本設計采用CS8900A擴展網(wǎng)絡(luò )接口，它是CIRRUS LOGIC公司生產(chǎn)的16位以太網(wǎng)控制器，通過(guò)內部寄存器的設置來(lái)適應不同的應用環(huán)境。S3C2410通過(guò)地址、數據、控制線(xiàn)以及片選信號線(xiàn)對CS8900A網(wǎng)絡(luò )芯片進(jìn)行控制和通信。CS8900A與S3C2410的連接如圖3所示，CS8900A由S3C2410的nGCS3信號選通，CS8900A的INTRQ0端用來(lái)產(chǎn)生中斷信號，與S3C2410的16位數據總線(xiàn)相連，地址線(xiàn)使用了A[24:0]。

　　CS8900A以太網(wǎng)控制芯片通過(guò)DMA通道進(jìn)行數據的傳輸。首先設置好傳輸控制和傳輸地址寄存器的參數，依次從指定的數據存儲區域讀取數據，送入內部發(fā)送緩沖器中，用MAC對數據進(jìn)行封裝發(fā)送。一組數據發(fā)送完后，請求DMA中斷，由S3C2410進(jìn)行處理。

　　RS-232接口與PC機串行總線(xiàn)相連，通過(guò)PC機對嵌入式系統進(jìn)行相關(guān)信息顯示和控制。而JTAG接口主要是對系統進(jìn)行調試，還可將程序燒寫(xiě)到Flash中。