基于ARM的視頻安全監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn)

引言

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

視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設計

　　首先需要對系統(tǒng)進行總體規(guī)劃，將系統(tǒng)劃分成幾個功能模塊，確定各個模塊的實現(xiàn)方法。整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S結構，從主體上分為兩部分：服務器端和客戶端。服務器端主要包括S3C2410平臺上運行的采集、壓縮、傳輸程序，客戶端是PC機上運行的接收、解壓、回放程序。視頻監(jiān)控終端從現(xiàn)場的攝像頭捕獲實時的視頻信息，壓縮之后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控服務器上。

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

　　系統(tǒng)的硬件設計

　　系統(tǒng)采用模塊化設計方案，主要包括以下幾個模塊：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

　　主控器模塊是整個系統(tǒng)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(nèi)資源，支持Linux，是本系統(tǒng)的合適選擇。它能完成整個系統(tǒng)的調(diào)度工作，在系統(tǒng)上電時配置所有需工作的芯片的功能寄存器，完成視頻流的編碼，并通過以太網(wǎng)控制器控制物理層芯片發(fā)送視頻碼流。

　　系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)、應用程序以及環(huán)境變量和系統(tǒng)配置文件等；SDRAM讀寫速度快，系統(tǒng)運行時把它作為內(nèi)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(jiān)控終端的USB主控制器模塊通過專用的USB集線器與多個USB攝像頭相連。在實時監(jiān)控狀態(tài)下，各個攝像頭上捕獲的圖像數(shù)據(jù)通過USB集線器傳輸?shù)揭曨l監(jiān)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對采集到的圖像進行實時編碼壓縮，編碼之后的碼流直接傳輸?shù)桨l(fā)送緩沖區(qū)中，等候發(fā)送。