基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现
河北大学
硕士学位论文
基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现
姓名：任明伟
申请学位级别：硕士
专业：检测技术与自动化装置
指导教师：赵晓军
2011-05
摘 要
随着网络技术的日益成熟，网络在生活中的应用越来越广泛，一种网络技术和嵌入式技术相结合的远程视频监控系统是视频采集技术的发展趋势。本文介绍了一种基于ARM9高速嵌入式处理器和JPEG高效压缩算法的嵌入式实时视频监控系统。介绍了系统的总体结构、硬件结构，并详细阐述了系统软件的设计与实现。
硬件系统主要是采用ARM9为核心的嵌入式开发系统，包括微处理器芯片S3C2410，以太网控制芯片DM9000A，SDRAM等芯片组成，采用USB数字摄像头OV511做为采集终端。
软件部分采用嵌入式ARM-Linux作为硬件的操作系统，通过移植改进的嵌入式BOA 服务器作为嵌入式服务器，并采用Video4linux接口编程实现视频的采集与处理，视频压缩采用JPEG压缩算法，视频的传输采用RTP/RTCP协议进行传输，并通过Activex控件显示动态视频。
本文作者成功利用了USB摄像头作为视频监控系统的终端，USB摄像头和嵌入式开发板的组合更加可以方便的实现中间数据的处理、保存和查询等功能。同时将动态Web 技术应用到嵌入式网络监控系统中，利用Web浏览器实现了用户和嵌入式系统的交互。本系统经测试在实验室条件下比较稳定，图像清晰流畅。达到了预期的设计要求。
关键词：嵌入式 视频服务器 远程监控 ARM9
Abstract
With the increasingly sophisticated network technologies, network applications in life more and more widely, a network technology and embedded technology combines remote video monitoring system came into being. This paper describes a high speed based on ARM9 embedded processor and embedded JPEG compression algorithm and efficient real-time video monitoring system. Describes the overall system structure, hardware and software described in detail the design and implementation.
Hardware system is mainly used as the core ARM9 embedded development system, including microprocessor chip S3C2410, Ethernet control chip DM9000A, SDRAM and other chips, the use of USB digital camera OV511 as a collection terminal.
Software is part of the embedded ARM-Linux as a hardware, operating system, by transplanting improved embedded BOA server as an embedded server and programming interface, using Video4linux video acquisition and processing, video compression using JPEG compression algorithm, video transmission using RTP / RTCP protocol for transmission and display motion video through the Activex control.
The authors successfully used a USB camera as a video monitoring system terminal, USB camera and a combination of embedded development board can easily achieve a more intermediate data processing, storage and query functions. The same time, dynamic Web technology to the embedded network surveillance system, using Web browsers and embedded systems to achieve the user interaction. The system has been tested under laboratory conditions relatively stable, clear and smooth images. Achieve the desired design requirements.
Keywords: Embedded Video Server Remote monitoring ARM9
第1章绪论
第1章绪论
1.1 课题的研究背景
随着安防需求的增加监控技术一直在飞快的发展，分别经历了全模拟监控系统、准数字监控系统、全数字监控系统几个不同的发展阶段。在目前计算机技术和网络技术逐渐普及的情况下，现在监控技术已经达到了网络多媒体监控阶段[1]。
第一代为全模拟监控，通常我们叫做闭路电视监控。模拟视频的技术现在已经非常的成熟，但是它应用的地理范围不大，不能与信息系统交互数据，局限性不小，很难适合信息化，网络化的应用。
第二代准数字监控系统， 是在上个世纪九十年代中期才刚刚出现，其中数字硬盘录像是主要的部分，把长延时模拟录像机给替代了，将以前早期的磁带存储模式转化成数字化的录像进行存储，使得监控系统不用再用模拟视频转化到数字视频，集成了录像机、画面分割器等功能，迈出了数字监控系统的第一步。
第三代全数字监控系统，其中硬盘录像和准数字监控系统不同在于采用嵌入式系统硬盘录像，嵌入式系统是一种集硬件，操作系统和应用软件为一体的系统，它的特点是：不能改动，结构非常紧密，比PC要稳定，但图像远程的传输仅仅局限在局域网内部。
计算机技术和网络技术目前都在高速的发展，现在监控系统已经发展到网络视频监控系统，网络视频监控具有数字视频监控和网络传输技术的优点，不被地理位置的约束，扩展方便简单，信息处理比较容易，可以使远程的管理和维护变成现实，只要网络覆盖的地方，就能实现网络监控。
网络视频监控系统结合日益成熟的嵌入式技术，使得嵌入式网络视频监控系统成为可能，嵌入式系统具有体积小，成本低，联网方便等优势，只需要一根电缆，一根网线就可以把嵌入式设备接入Internet，操作着在任何有互联网的地方均可访问嵌入式设备，对现场进行实时的监控。
1.2 课题研究的意义
嵌入式系统向网络发展己成必然趋势，目前嵌入式系统对网络协议如TCP/IP协议和HTTP协议的支持越来越广泛，很多嵌入式设备可以通过无线或者有限链接网络，而且现
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在嵌入式设备对多媒体的支持也是越来越广泛，功能越来越强大，各种MP4,MP5层出不穷，价格也越来越低廉，一些手持设备不具有影音播放的功能而且联网方便，支持WIFI 上网的手持设备也是越来越多，所以一种结合嵌入式设备影音设备和网络设备的嵌入式网络服务器应运而生[2]。
嵌入式视频服务器具有小巧轻便、联网方便、无人职守等优点，可以工作在环境恶劣，不易人工操作的场合，另外可以和手持设备相结合在生活领域得到较大的发展。
1.3 论文研究的主要内容
本论文主要研究的是基于ARM9的远程监控系统的设计与实现，主要工作包括如下内容：
● 嵌入式系统的硬件设计，主要工作是扩展板的设计与制作，外围电路主要包括网络接口电路，USB接口电路，串口接口电路，电源，复位，JTAG等电路部分的设计。
● 建立ARMLinux系统软件开发平台，主要包括Bootloader的移植、内核的裁剪、驱动的移植、根文件系统的裁剪、以及交叉编译环境的建立等。
● 构建嵌入式WEB服务器，本系统采用嵌入式BOA服务器作为嵌入式服务器。
● 图像采集模块设计，采用Video4linux的编程方法，通过USB采集到的视频信息经过JPEG压缩后，通过内部总线送到嵌入式WEB服务器。
● Web页面设计，远程PC机通过网络连接嵌入式Web服务器，获取视频信息，并利用在网页中嵌入的图像播放器，通过浏览器直接观看Web服务器上的摄像机图像。
1.4 论文的组织结构
第一章是绪论部分，主要介绍本论文的研究背景和意义，讲述本文研究的主要内容。
第二章是介绍嵌入式视频监控系统的相关内容和系统的总体设计，首先介绍视频开发的相关技术，网络通信技术，图像压缩技术，然后介绍嵌入式WEB服务器的原理，Video4linux的编程原理，最后介绍嵌入式视频服务器的总体结构。
第三章主要介绍系统硬件电路设计，主要包括核心板电路的介绍，和扩展板部分电路设计。
第四章主要介绍如何建立ARMLinux系统软件开发平台，主要包括Bootloader的移植、内核的裁剪、驱动的移植、根文件系统的裁剪、以及交叉编译环境的建立等。
第五章主要介绍如何构建嵌入式WEB服务器，以及图像采集模块的编程方法，是本
第1章绪论
文的重点内容。
第六部分是实验部分，通过实验论证本系统的可行性。
第七章是总结与展望，总结本设计的有点和不足，指出未来的研究和发展方向。
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第2章嵌入式网络视频监控系统总体设计及相关技术介绍
视频服务器是整个监控下系统中的核心部分，在本章中首先介绍视频服务器的组成与原理，然后介绍嵌入式视频监控系统的总体设计，最后介绍嵌入式视频监控系统的相关技术。
2.1 监控系统的结构和原理
本系统由监控现场摄像头、嵌入式视频服务器、客户端三部分组成。监控现场的摄像头实现图像的采集，并把采集的图像信息通过内部总线传送给嵌入式视频服务器。嵌入式远程视频监控系统是一个基于S3C2410处理器、JPEG压缩、WEB服务器和Linux操作系统的嵌入式系统，它的主要功能是对摄像头采集到的图像进行JPEG压缩编码，并对编码后的图像通过Internet进行传输。客户端主要完成图像的接收和解压缩，用户可以通过WEB浏览器访问嵌入式视频服务器来观看摄像头采集到的图像，从而实现远程视频监控。嵌入式远程视频监控系统总体结构如图2-1。
图2-1 嵌入式视频监控系统的总体结构
2.2 嵌入式视频监控系统的总体设计
嵌入式视频监控系统的总体设计主要包括：硬件电路设计，嵌入式操作系统经裁剪移植到硬件开发平台，嵌入式Boa服务器的建立[4]；视频采集模块的编写，利用JPEG压缩算法进行视频编码；最后编写客户端程序。系统的总体设计流程如图2-2所示。
第2章嵌入式网络视频监控系统总体设计及相关技术介绍
图2-2 嵌入式视频监控系统的总体设计流程图
2.3 嵌入式视频监控系统涉及到的关键技术
2.3.1 视频图像压缩技术
数字化视频采集是嵌入式系统的典型应用，由于数字信号的数据量很大，标准的PAL 信号的速率为 216Mb/S，如果不压缩，基本上不可能传输，即使压缩到2Mb/s时，也只能在通信干线上传输，不能扩展到终端用户，因此需要提高压缩效率，一方面通过图像降级实现，但主要还是提高编码效率[5]。
JPEG是目前网络最流行的压缩格式，可以把图像压缩到最小的图像格式，经常用potoshop的人会知道，在存图像格式时有个分级压缩，共分为11级压缩，就是最小压缩比的10级压缩，压缩比例也可以到5：1，在压缩比例最大的0级压缩可以达到40:1。通常我们选用的8级压缩压缩比达到24：1，这个比例压缩出来的图片我们肉眼几乎分辨不出和原图的差距，虽然数据量大大的减少，但是图像我们看不出有任何的变化。
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JPEG格式的应用非常广泛，特别是在网络和光盘读物上，都能找到它的身影。目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式的文件尺寸较小，下载速度快。
2.3.2 网络实时流媒体传输
由于Web网页传输是建立在HTTP协议的基础上的，但是HTTP有着自己的局限性[6]:
1.HTTP是无连接协议，每次连接只能处理一个客户请求，服务器把客户的请求处理完，收到应答后，就会把连接断开，虽然这种方式可以节约时间，但却不能使用广播功能。
2.HTTP是无状态协议，无状态协议的意思就是对数据的处理没有记忆能力，如果这样的话假设后续处理对前面的信息有需求，则必须重新传输，如果采用HTTP协议则必须重新传输，因此会导致传输数的据量变大，带宽浪费。
因此，传统的HTTP传输协议不适应实时音视频数据的传输，解决这一问题的方法是RTP/ RTCP协议。RTP协议作为实时传输协议的作用是在一对多进行传输的情况下，提供数据传输的时间信息和实现流媒体的同步，实时传输控制协RTCP协议与实时传输协议RTP协议一起提供对流量控制和对数据的拥塞控制服务[6]，在实时传输协议RTP协议会话期间，各参加者一遍一遍地传送RTCP包，RTCP包中含有已发送包的数量和流失包的数量，因此服务器可利用这些信息动态地改变传输速率。 RTP和RTCP相互搭配试用，可以使它们以最小的开销和有效的反馈使得传输效率最大化，因而非常适合网上的多媒体实时数据的传输。
2.3.3 嵌入式系统技术
随着嵌入式系统技术的日益成熟，在工业和生活领域中，嵌入式系统技术有着越来越广泛的应用，从日用家电，消费电子，到工业现场，甚至军事领域中，嵌入式技术的应用越来越广泛。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减的，适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性要求严格的专用计算机系统[7]，亦即能够为各种专有系统量体裁衣的专用计算机系统。
这些年来掀起了嵌入式系统应用热潮的原因只要有几个方面[8]：一是芯片技术的发展，使得单个芯片的处理能力越来越强，而且集成了越来越多的外部就接口，众多芯片生产厂商已经在次投入了很多的关注。另一方面的原因是应用的需要，由于对产品可靠性、成本、更新换代要求的提高，比起纯硬件和通用计算机有很大的优势，成为近年来
第2章嵌入式网络视频监控系统总体设计及相关技术介绍
令人关注的焦点。
从上面的定义，我们可以看出嵌入式系统的几个重要特征[9]：
１．系统内核小。嵌入式系统的应用一般是小型的电子设备，系统资源的要求相对比较小，因此比起传统内核要精简的。
２．专用性强。嵌入式系统的软件系统和硬件的结合非常紧密[9]，一个嵌入式系统包括硬件和操作系统两部分构成，硬件的改动必须要对操作系统进行改动，整个系统才能正常稳定的工作。
３．系统精简。在嵌入式系统中系统软件和应用软件没有明显的区别[9]，这样既有利于控制成本，同时可以保证系统的安全。
４．嵌入式软件的基本要求是高实时性的系统软件。而且软件要求固态存储，以提高运行速度。
５．嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。嵌入式操作系统在没有操作系统的情况下也能运行应用软件；为了能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，必须采用多任务操作系统进行合理的调度，包括利用库函数，系统函数等可以缩短开发的周期，并提高系统的稳定性。
６．嵌入式系统开发需要专门开发工具和环境。开发时通常是在通用计算机上开发软件，专门的开发工具也是安装在通用计算机上面，在通用计算机上编写好程序以后，通过交叉编译器下载到目标板上，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
2.4 本章小结
本章首先对嵌入式监控系统的结构和原理做了介绍，总体上概括了嵌入式视频监控系统的构成和原理，然后介绍了本设计的总体设计流程，指出了本设计的难点，最后在本系统涉及到的关键技术做了说明，包括视频图像压缩技术，网络视频传输技术，嵌入式技术，会在以下章节详细介绍。
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第3章嵌入式监控系统硬件设计
嵌入式系统是软硬件可以裁剪的，功能专一，功耗低的专用计算机系统，由于嵌入式系统价格低廉，功能强大，携带方便等优点，目前已经在生活，工业领域应用比较广泛。
嵌入式系统的开发中分为硬件开发和软件开发两部分[10]，其中硬件是软件的载体，没有硬件的支持软件没办法运行，只有搭建好了硬件系统，才能进行软件系统的开发。因此硬件是嵌入式系统的基石，软件是嵌入式系统的灵魂。
3.1 嵌入式系统硬件
嵌入式系统的硬件主要包括处理器和外围设备接口，不同的项目所需要的外围设备不一样，这样使得嵌入式系统的灵活性和专业性大大提高，不同的嵌入式系统需要的操作系统不完全一致，系统内核要根据具体的设备进行裁剪，这样可以保证系统高效稳定的运行。
S3C2410处理器
ARM处理器种类繁多，功能各异，各个厂家的处理器在市场上很多，内核都是采用ARM公司的内核，只是扩展的外部接口不一样。经过比较，选择市场认可度较高的韩国三星公司推出的S3C2410处理器。S3C2410的内核采用ARM920内核，属于ARM9系列的处理器，2410的主频可以达到206MHz，通过提供一系列完整的系统外围设备，S3C2410大大减少了系统的设计成本，消除了为系统配置额外设备的需要，其结构框图如图3.1所示[12]。
第3章嵌入式监控系统硬件设计
图3.1 S3C2410结构框图
3.2 系统的硬件设计方案
为了降低开发的成本，降低开发的难度，本系统采用核心板和扩展板的模式，核心板包括主要包括微处理器S3C2410A，随机存储器SDRAM和FLASH。256M的SDRAM 用作操作系统和程序运行的空间，FLASH保存系统所需要的根文件系统和用户开发的应用软件程序。扩展板包括系统电源、USB模块、以太网模块、JTAG模块和串口。电源模块用于5V输入，提供3.3V和1.8V输出的直流供电。USB模块负责接收USB摄像头采集到的数字图像信息，通过内部总线传送给处理设备，以太网模块将硬件系统与互联网相连接，将采集到的图像通过网络传送给客户端。JTAG和串口主要用于对嵌入式系统硬件电路的开发、调试和后期维护。
整个嵌入式视频服务器的系统硬件结构如图3.2所示。
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图3.2 视频服务器系统硬件结构图
（1）电源模块
电源电路如图3.3，电源的输入端采用的是5V的直流电源供电，考虑到处理器中需要的电源包括3.3V和1.8V电压，分别采用LM1085-33和AS1117-1.8V电源芯片进行电压的转换，USB部分需要5V电源供电，引出5V的电压，在本硬件系统中一共包括5V,3.3V 和1.8V三种电压模式。
图3.3 电压模块图
（2）存储模块
Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。本系统系统采用三星公司64MB容量的Nand
Flash K9F1208。图3.4是它的链接电路图。
第3章嵌入式监控系统硬件设计
图3.4 Nand Flash模块
（3）网络模块
本文选用DM9000A芯片作为S3C2410的外扩网络芯片，DM9000A提供10M/100M 自适应的以太网功能，内建有PHY和8K×16位的SRAM。DM9000A支持8位和16位的数据接口，DM900A提供了介质无关接口用于支持一些提供介质无关接口的设备。这是完支持802.3u规格协议，它的自动调节功能可以动态的适应带宽的要求。还支持IEEE 802.3x 全双工流量控制协议。这个工作里面DM9000A是非常简单的，用户在任何系统下移植其驱动程序是比较方便的。图3.5是DM9000A和S3C2410连接的示意图。
图3.5 网络模块连接示意图
（4）其它外围接口
嵌入式系统的开发调试一般采用宿主机和目标板的交叉编译的方式进行。这种方式的特点就是软件程序的开发全部在宿主机上进行，这样使得开发的难度降低，开发程序
所需的一些系统资源可以得到很好的解决，开发出来的源程序要进行交叉编译，交叉编
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译器是关键，必须要选用和目标板的处理器符合才可以，这样需要进行修改移植，在下章会考虑，交叉编译完成生成目标板处理器支持的执行文件。在调试下载系统过程中，如果嵌入式系统中是空白的没有操作系统的情况下，需要先用并口链接JTAG下载BootLoader，然后用串口或者是网络接口下载内核根文件系统和应用程序等。
图3.6 JTAG接口
（5）复位电路
如图3.7所示，采用专门的复位芯片IMP811为系统提供可靠的复位信号nRESET，通过反相器74HC04将nRESET反相，提供另外一种电平的复位信号RESET。RESET 在系统中供网络控制器DM9000A使用。
图3.7 复位电路
3.3 本章小结
本章详细介绍了嵌入式视频服务器的硬件设计，包括电源电路，存储模块，网络模块，复位模块，JTAG模块。本章所介绍的电路已经通过制板调试可以正常运行，对后面的系统移植和软件的编辑打下了基础。
第4章嵌入式视频服务器系统中操作系统的建立
第4章嵌入式视频服务器系统中操作系统的建立
本章主要实现的是嵌入式操作系统的搭建，主要包括交叉编译环境的建立，移植Bootloader，内核，根文件系统。只有建立起了操作系统，嵌入式视频服务器的应用软件才可以在嵌入式系统中运行，本章内容是建立在硬件设计的基础上，为应用软件的开发搭建的桥梁。
4.1 交叉编译环境的建立
由于嵌入式系统的资源有限，无法运行一些大型的开发程序，通常嵌入式程序的开发都是在宿主机PC机上开发，在PC机上安装交叉编译器，写好程序之后，经过交叉编译器编译成嵌入式系统可以运行的软件，然后通过串口或者网络接口下载到嵌入式系统目标板。图4.1是编译调试的开发方法示意图[15]。
嵌入式网关
图4.1 交叉开发模式
本设计在宿主PC机上装有RedHat9.0操作系统，需要在这个系统中建立新的交叉编译工具。首先从https://www.360docs.net/doc/066731652.html,的FTP上下载交叉编译工具的源代码包arm-linux-gcc-3.3.1.tar.bz2。把开发包放到虚拟光驱，执行如下命令：
mount /dev/cdrom /mnt
若系统不识别/dev/cdrom 的话，可以用如下命令，假设CDROM 为从盘，即为/dev/hdb，则：
mount –t iso9660 /dev/hdb /mnt（首先把软件包挂在到目标系统目录下面）
cd /mnt （跳转到系统目录mnt目录下面）
此时在系统mnt目录下已经存在软件包并且已经有安装脚本文件install.sh
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执行如下命令进行安装
./install.sh (运行安装脚本)
安装脚本程序将自动建立/arm2410s 目录，并将所有开发软件包安装到/arm2410s 目录下，同时自动配置编译环境，建立合适的符号连接。
在PC机系统linux系统终端上输入armv，按一下Tab键，会自动显示armv4l-unknown-linux这时表明交叉编译环境已经建立，交叉编译器已经安装完毕。
4.2 BootLoader移植
BootLoader的作用是引导系统程序的运行，此程序的功能是建立系统的映射表，初始化系统的硬件资源，为运行内核资源做好准备。
系统在上电后，ARM处理器开始复位时从0x00000000位置获取第1条指令代码，因此需要把系统中的Nand Flash映射到这个地址。因此必须要把Bootloader的程序代码存储在Nand Flash之中，等系统加电以后，CPU一开始执行的就是它。图4.2中描述的是BootLoader在Nand Flash中的位置[16]。
图4.2 Nand Flash空间分配结构图
uboot整个移植过程我们可以分为三个阶段：
1) 移植可以从Nor flash启动的uboot，这个阶段是移植一个最简单的uboot,可以烧在Nor flash内运行.
2) 移植支持Nand flash驱动的uboot，加入Nand flash驱动的支持,可以在uboot 命令行下操作Nand flash.但还未能从Nand flash启动,只能在Nor flash内运行.
3) 移植可以从Nor flash启动的uboot，可以烧录在Nand flash,并设置从Nand flash 启动运行uboot.
分三个阶段进行移植,可以对整个uboot的移植过程及原理更加清晰明了,同时降低了发现问题时解决问题的困难度和解决范围。
4.3 Linux2.6.12内核的移植
Linux内核版目前比较常用的有2.2，2.4和2.6三种内核版本，Linux版本分为主版本号和次版本号，次版本号尾数为偶数的版本比较稳定，为基数的是测试版本，ARM9
第4章嵌入式视频服务器系统中操作系统的建立
处理器常用的版本是2.4内核和2.6版本的内核，其中2.6内核是新版本的内核，比2.4版本的功能要强大，其中2.6版本的内核在系统稳定行和功能上都要比之前的版本强大很多，目前也是比较流行的版本，应用越来越广泛。
4.3.1配置编译内核源码
Linux内核采用模块话的设计，对于内核的裁剪比较方便，内核的配置采用界面化设计，在界面中选择和自己定制的系统相关的硬件资源进行配置，配置的目的是为了和系统的硬件资源相匹配达到系统稳定、高效运行的目的。因此剪裁内核一般考虑一下三个方面因素[19]。
1）为了使运行速度加快，尽量的减小系统的内核，把一些不相关的没有用到的资源剔除。
2）合理裁剪内核，保留和系统硬件相关的资源进行配置。
3）为了节省内存，可以采用动态配置内核的方法，一些硬件资源不是很常用，但是如果没有也不行的一些资源采用动态内核配置。
下面根据以上三条原则开始配置内核。
（1） 下载内核软件包
下载内核软件包linux-2.6.12.tar.gz，下载完成后进行解压，解压后保存在src目录下面。
（2） 配置内核
进入linux_2.6.12目录，Linux内核的配置编译都是由最外层的Makefile文件对内核的整体进行管理，它制定了配置和编译的规则，针对ARM系统的内核配置，首先要修改的是最顶层的Makefile文件。
修改Makefile文件
修改内核根目录下的Makefile文件，指出所用的交叉编译器
找到ARCH和CROSS_COMPILE，修改为：
ARCH ?=arm
CROSS_COMPILE ?=/opt/eldk/usr/bin/arm-linux-
设置flash分区
修改arch/arm/mach-s3c2410/devs.c文件
添加如下内容：
(完整word版)嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
XX公司远程视频监控方案
XX燃气远程视频监控 设 计 方 案
书 设计单位： 设计人： 前言 本方案针对新澳燃气监控子系统的具体要求，我们特向用户推荐具有强大本地录像、检索和远程监控功能的，基于压缩格式的DS-7800系列硬盘录像机数字监控系统。产品采用稳定的嵌入式平台，用户界面友好。系统实时采集音视频信号（PAL制或NTSC制）压缩成标准的文件，并可在多个硬盘上实现循环录像。同时可存贮多个通道的音视频信号，并保证音视频的同步。支持各种网络传输介质，能在internet上做实时流畅传输，完全满足客户需求。 一、系统设计依据 1. GB50198-94（民用闭路监视电视系统工程技术规范）。 2. GA/T75-94（安全防范工程程序和要求）
3. GA/T70-94（安全防范工程费用概预算编制办法）。 4. GA/T74-94GA（安全防范系统通用图形符号） 5. GB50054-95（低压配电设计规范） 6. 中华人民共和国<<社会公共安全标准汇编1、2>> 7. 中华人民共和国<<国家电气工程施工规范汇编>> 8. GA/T27-1992<<中华人民共和国公安部行业标准>> 9. GA/T75-1994<<安全防范工程程序与要求>> 10. QB/T50198-1994<<民用闭路电视监控系统工程技术规范>> 11. QB/T9813-2000<<微型计算机通用规范>> 12. QB15207-1994<<视频入侵报警其标准汇编>> 13. 甲方的实际需求。 二、系统设计原则 本套监控系统的设计须严格按照甲方的要求且遵守以下原则： 先进性：本监控系统采用国际上技术先进、性能优良、工作稳定的监控设备，使整个系统的应用在相当长的一段时间内保持领先的水平。 可靠性：系统的可靠性原则应贯穿于系统设计、设备选型、软硬件配置到系统施工的全过程。只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。 方便性：监控系统的操作应具有灵活简便，人机界面友好，易于掌握的特点，操作人员能够方便物进行使用及维护，使整个系统的功能得以最大实现。 扩展性：系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩充。为此，设备采用模块式结构，在需要时可随时补充。增加视频及其它控制模块，使系统具备灵活的扩展性。 三、集中监控系统需求分析： 随着网络通讯技术的发展，对监控管理系统提出了新的要求，集中监控的目标是充分利用现有的网络平台，在较小的投资下，实现监控系统的集中管理。完善原有的本地化安全防范手段，强化本地监控和远程管理中心两层安全防范机制，便于最大化的调动所有资源，处理突发事件，提高处警效率，规范下属网点日常工作。因此我们特向新澳燃气有限公司推荐
数字视频采集系统方案
预处理监控设备方案 概述 传统视频监控系统是通过摄像头等这些数据采集前端获取视频图片信息，仅提供视频的捕获、存储和回放等简单的功能；数据吞吐量大造成数据传输和服务器处理数据的压力大；需要大量的人力且准确度并不高；因此，智能视频监控系统应运而生。 本系统在视频采集前端搭建硬件平台，硬件平台中搭载图像处理算法，将摄像头传入的图片筛选出关键信息，通过物联网传入服务器中进行处理。利用算法提取关键信息可以减少传输的数据，从而能提高传输效率并且减小服务器的压力；同时在传输过程中把数据拆分成多个模块并行处理，也可大大提升传输处理速度，达到实时性、高效性的要求。 1硬件前端功能 1）采集图像信息； 2）实现算法对图像的灵活处理，并行高速传输； 3）提取、分类图像关键信息； 4）采用NB-IoT协议实现无线传输 2方案论述 2.1系统构成 图2.1是系统总体结构框图。
图2.1 系统总体结构框图 用CCD进行图像数据采集后，用视频解码芯片进行A/D转换，从模拟视频输入口输入的全电视信号在视频解码芯片内部经过钳位、抗混叠滤波、A/D转换、最后转换成BT.656视频数据流。 本系统中，对图像的处理分为两个阶段，第一个阶段为ZYNQ的双核ARM处理器部分通过算法对图像的处理；第二个阶段为ZYNQ的FPGA部分对数据的打包分类。为了尽可能提高性能并达到实时性要求，我们以ARM为中央处理核心，由FPGA实现系统控制。系统分为处理器模块、FPGA组模块和各总线接口模块等。其中处理器模块包含双核ARM、内存空间以及相应逻辑。处理器作为最小处理单元模块而存在，可以完成相应的处理子任务。 双核ARM作为从CPU做图像的处理（通过算法实现），两个处理模块在系统核心FPGA控制下并行运行。而FPGA作为系统中心，负责两个微处理器互相通信、互相协调以及它们与外界（通过主从总线和互连总线）的信息交换。同时，系统处理子任务可以由FPGA直接派发给处理器。灵活的FPGA体系结构设计是该系统有效性的保证。在实际应用中，可以根据系统的任务，通过配置FPGA控制两个微处理器按流水线方式运行，缩短系统的处理时间。另外，可以通过FPGA的配置扩展双ARM的工作方式，控制它们按MIMD方式并行处理同一输入图像。 最后经过处理过的图像通过NB-IoT协议发送到服务器端。 2.1.1 FIFO机制 为了加快ZYNQ的处理速度，本系统采用同步FIFO高速缓冲方案。FIFO即先进先出存储器, 也是一种专门用来做总线缓冲的特殊存储器。FIFO没有地址
多路视频数据实时采集系统设计与实现
多路视频数据实时采集系统设计与实现 常永亮王霖萱常馨蓉 ( 中国飞行试验研究院陕西西安 710089) ( 贵州省贵阳市花溪区贵州大学贵州省贵阳市 550025) ( 陕西省榆林市榆阳区榆林学院陕西省榆林市 719000) 摘要面对越来越多的实时视频采集、播放的应用，如何能更加方便的操控视频采集，保证流畅的播放效果，成为近几年实时媒体流的一个重要研究方向。本文介绍了视频数据的采集、记 录、编解码、多路视频数据间的切换，基于多网络协议组合下的多媒体流传输，动态切换四路视 频数据实时传输与播放，从而使远端操控、优质播放有了很大的提高。 关键词视频编解码、媒体流、RTP/RTCP协议、组播协议、TCP协议 0.引言 随着信息技术的不断发展，人们将计算机技术引入视频采集、视频处理领域，用计算机处理视频信息和网络传输数字视频数据在很多领域已有广泛的应用，飞机试飞中现如今也大量的应用。 针对目前分散在多处试飞现场视频传入监控大厅后监测设备多而分散的问题，提出了将多处试飞现场视频引入监控大厅后用一台高性能服务器管控，客户端通过网络请求服务器端检测关心的现场场景，达到集中管理优化监控的目的。 视频图像采集的方法较多，基本可分为2大类：数字信号采集和模拟信号采集。前者采用图像采集芯片组完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新；除了要对采集模式进行设定外，主处理器不参与采集过程，我们只要在相应的帧存储器地址取出采集到的视频数据即可得到相应的视频数据，这种方法，无论在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了显著的提高，但成本高。后者采用通用视频采集卡实现图像的采集，并用软件进行实时编码，其特点是数据采集CPU占用率较高，对处理器的速度要求高，成本低、易于实现，能够满足某些图像采集系统的需要。此系统使用第二类视频采集方法。 如何将各处试飞现场视频信号通过VGA持续接收？传统方式是将模拟的VGA信号引到指定显示器显示，这样即浪费资源且多占空间。多路视频实时采集使用的是VisionRGB- PRO板卡（英国Datapath公司），此卡可同时实时采集两路视频数据，基本达到了本系统的要求，再用一台VGA矩阵切换器将前端数据源的四路视频数据进行人为切换采集，用H.264格式编解码，保存为H.264格式，通过RTP/RTCP 与组播协议将编码后视频流传输给请求客户端，而且可在客户端通过TCP协议选择关心的VGA采集通道。
嵌入式软件开发流程图
嵌入式软件开发流程 一、嵌入式软件开发流程 1.1 嵌入式系统开发概述 由嵌入式系统本身的特性所影响，嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分，其总体流程图如图1.1所示。 图1.1 嵌入式系统开发流程图 在系统总体开发中，由于嵌入式系统与硬件依赖非常紧密，往往某些需求只能通过特定的硬件才能实现，因此需要进行处理器选型，以更好地满足产品的需求。另外，对于有些硬件和软件都可以实现的功能，就需要在成本和性能上做出抉择。往往通过硬件实现会增加产品的成本，但能大大提高产品的性能和可靠性。 再次，开发环境的选择对于嵌入式系统的开发也有很大的影响。这里的开发环境包括嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等。比如，对开发成本和进度限制较大的产品可以选择嵌入式Linux，对实时性要求非常高的产品可以选择Vxworks等。
1.2 嵌入式软件开发概述 嵌入式软件开发总体流程为图4.15中“软件设计实现”部分所示，它同通用计算机软件开发一样，分为需求分析、软件概要设计、软件详细设计、软件实现和软件测试。其中嵌入式软件需求分析与硬件的需求分析合二为一，故没有分开画出。 由于在嵌入式软件开发的工具非常多，为了更好地帮助读者选择开发工具，下面首先对嵌入式软件开发过程中所使用的工具做一简单归纳。 嵌入式软件的开发工具根据不同的开发过程而划分，比如在需求分析阶段，可以选择IBM的Rational Rose等软件，而在程序开发阶段可以采用CodeWarrior（下面要介绍的ADS 的一个工具）等，在调试阶段所用的Multi-ICE等。同时，不同的嵌入式操作系统往往会有配套的开发工具，比如Vxworks有集成开发环境Tornado，WindowsCE的集成开发环境WindowsCE Platform等。此外，不同的处理器可能还有对应的开发工具，比如ARM的常用集成开发工具ADS、IAR和RealView等。在这里，大多数软件都有比较高的使用费用，但也可以大大加快产品的开发进度，用户可以根据需求自行选择。图4.16是嵌入式开发的不同阶段的常用软件。 图1.2 嵌入式开发不同阶段的常用软件 嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分，其中又可以分为编译和调试两部分，下面分别对这两部分进行讲解。 1．交叉编译 嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。在第3章中已经提到，编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码，由于不同的体系结构有不同的指令系统。因此，不同的CPU需要有相应的编译器，而交叉编译就如同翻译一样，把相同的程序代码翻译成不同CPU的对应可执行二进制文件。要注意的是，编译器本身也是程序，也要在与之对应的某一个CPU平台上运行。嵌入式系统交叉编译环境如图4.17所示。
嵌入式系统课程设计
《嵌入式系统设计与应用》课程设计 题目嵌入式系统的实践教学探讨 1．嵌入式系统设计与应用课程的内容概述 1.1 内容概述 本课程适用于计算机类专业，是一门重要的专业课程。它的任务是掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式处理器 ARM 体系结构，包括ARM总体结构、存储器组织、系统控制模块和I/O外围控制模块；掌握ARM指令集和Thumb指令集；掌握ARM汇编语言和C语言编程方法；了解基于ARM 的开发调试方法。它的目的是了解和掌握嵌入式处理器的原理及其应用方法。 1）介绍嵌入式系统开发的基础知识，从嵌入式计算机的历史由来、嵌入式系统的定义、嵌入式系统的基本特点、嵌入式系统的分类及应 用、嵌入式系统软硬件各部分组成、嵌入式系统的开发流程、嵌入 式技术的发展趋势等方面进行了介绍，涉及到嵌入式系统开发的基 本内容，使学生系统地建立起的嵌入式系统整体概念。 2）对ARM技术进行全面论述，使学生对ARM技术有个全面的了解和掌握，建立起以ARM技术为基础的嵌入式系统应用和以ARM核为基础 的嵌入式芯片设计的技术基础。 3）ARM指令系统特点，ARM 指令系统，Thumb 指令系统，ARM 宏汇编，ARM 汇编语言程序设计，嵌入式 C 语言程序设计。 1.2实践教学探讨 在IEEE 计算机协会2004年6月发布的Computing Curricula Computer Engineering Report， Ironman Draf t 报告中把嵌入式系统课程列为计算机工程学科的领域之一，把软硬件协同设计列为高层次的选修课程。美国科罗拉多州立大学“嵌入式系统认证”课程目录包括实时嵌入式系统导论、嵌入式系统设计和嵌入式系统工程训练课程。美国华盛顿大学嵌入式系统课程名称是嵌入式系统
IP远程视频监控系统解决方案
IP远程视频监控系统解决方案 作为最近几年崛起的新产品，网络视频服务器已经成为第三代全数字化视频监控系统的核心产品并日益被工程商和用户所熟知。但是，在基于宽带ADSL网 络的应用中，如何低成本地实现在动态 IP地址环境下监控中心对监控前端的实时访问，仍是困扰诸多工程商和系统集成商的难题之一。本文将就此问题提出完 整的解决方案。 随着网络技术的快速发展，宽带的普及以及宽带使用成本的日趋低廉，利用网络作为传输媒介的远程视频监控也得到日益普及的应用。 目前，利用网络作为传输媒介的远程视频监控系统的核心技术产品可分为数字硬盘录像机和网络视频服务器两大类。数字硬盘录像机通常被行内人士称为第二代准数字化监控系统产品，主要以在本地局域网监控应用为主。在远程网络视频监控应用领域，以数字硬盘录像机为核心的监控系统由于无法实现多路全实时监控、集成性差等缺陷，正逐步被基于网络视频服务器的第三代全数字化监控系统所取代。 网络视频服务器能够充分满足客户对远程视频监控方面的需求，在技术性能 上体现了目前视频监控领域中数字化和网络化两大趋势，具有高可靠性、高集成 度的鲜明特点，可广泛应用于诸如对电力无人驻守变电站、电信机房、银行、道路交通、学校、海关、连锁营业场所的远程视频监控以及本地局域网络方式下的监控。原则上，在任何网络通达的地方（包括企业专网和以ADSL接入为代表的 INTERNE公网），通过网络视频服务器均可以实现远程同步的视频监控应用。 除了诸如电力、电信、银行等大企业的远程视频监控应用会考虑利用其自身的专线网络媒介外，中小规模企业多会采用 ADSL宽带网络作为传输媒介，尤其是那些视频数据采集网点较多而且较分散的应用环境情况。 、基于INTERNET公网的远程监控基本原理 以通过ADSL接入INTERNET公网为例。各监控前端网络视频服务器读取相连的
无线视频监控系统
无线视频监控系统说明 无线视频监控系统，无需铺设网络电缆，可迅速方便地在各种需要的地方布署数字摄像设备，建立新的视频监控系统或对现有的视频监控系统进行扩展，具有很强的灵活性和可扩充性。用宽带无线接入设备，可以将多个被监测点与中央控制中心连接起来，且搭建迅速，可以在最短的时间内迅速建立起无线链路。现场监控点安装的摄像机所摄录的实时和高分辨率的视频图像通过宽带无线接入设备进行传输, 传送到用户的安全监控中心，并可以完成对远程监控点的控制。 无线视频监控系统有以下优点： ?灵活性 工程建设周期短，扩充性强。即插即用，网络管理人员可以迅速将新的监控点加入到现有的网络中，不需要新建传输线路，轻而易举实现远程视频监控。 ?可移动性 系统可轻松实现有线难以铺设的区域的视频监控，一旦遇到河流山脉等障碍时，有线网络无法实现。但是要求需要互通的点达到可视（中间无障碍）。 ?经济性 设备成本低，性价比高。无线网络组建容易，前端设备即插即用，只需一次投入就可解决，所维护都比较简单。 ?功能强大 系统功能强大，利用灵活。提供高可靠性，保证不间断的视频监控，同时全数字化录像方便于保存与检索。 ?支持远程监控 在网络中的的任何一台计算机只要安装了客户端软件或是通过IE浏览器，授权用户可以在一定范围内进行操作。 一，系统组成： 1，视频采集与传输：前端视频采集由无线摄像机完成，无线摄像机内置了视频编码模块，可将摄像机采集到的模拟视频信号转换成网络数字信号（视频、音频和控制信号）。无线摄像机还内置了支持IEEE802.11b/g协议的WIFI无线网卡，可将网络数字信号通过2.4G的微波传输给同样支持IEEE802.11b/g协议的无线交换设备（无线路由器或无线AP）。如有需要听取声音，可在摄像机上接入拾音器。无线摄像机还可与报警设备联动。 2，视频观看：无线摄像机自带了IP地址和域名，局域网内的用户可通过登录IP地址访问无线摄像机观看该摄像机的视频并进行录像、控制和管理。远程用户可通过登录无线摄像机的域名来观看该摄像机的视频并可进行录像、控制和管理。 如果用户需要用电视墙（监控墙）来观看视频，则需要在监控中心增加网络视频解码器。解码器的数量可由客户观看需求和监控点数量来决定。 每个无线摄像机支持最多10个用户同时观看，如果同时观看某摄像机有需要超出10用户的情况，可以拿一台电脑当作代理转发服务器来解决此问题。 3，录像存储：监控视频录像的存储可在视频图像格式（D1、HALF D1、CIF等）、需存储的监控点（精确到某个摄像机是否需要存储）、时间段（精确到分钟，分四个时间段）、移动侦测录像（是否开启）等几方面进行设置。如果前端有拾音器，录像文件中同样有声音。存储录像的文件名有精确到秒的时间显示，这有利于人们快速调用录像。存储录像文件通过天
嵌入式Linux应用软件开发流程
从软件工程的角度来说，嵌入式应用软件也有一定的生命周期，如要进行需求分析、系统设计、代码编写、调试和维护等工作，软件工程的许多理论对它也是适用的。 但和其他通用软件相比，它的开发有许多独特之处： ·在需求分析时，必须考虑硬件性能的影响，具体功能必须考虑由何种硬件实现。 ·在系统设计阶段，重点考虑的是任务的划分及其接口，而不是模块的划分。模块划分则放在了任务的设计阶段。 ·在调试时采用交叉调试方式。 ·软件调试完毕固化到嵌入式系统中后，它的后期维护工作较少。 下面主要介绍分析和设计阶段的步骤与原则： 1、需求分析 对需求加以分析产生需求说明，需求说明过程给出系统功能需求，它包括：·系统所有实现的功能 ·系统的输入、输出 ·系统的外部接口需求（如用户界面） ·它的性能以及诸如文件/数据库安全等其他要求 在实时系统中，常用状态变迁图来描述系统。在设计状态图时，应对系统运行过程进行详细考虑，尽量在状态图中列出所有系统状态，包括许多用户无需知道的内部状态，对许多异常也应有相应处理。 此外，应清楚地说明人机接口，即操作员与系统间地相互作用。对于比较复杂地系统，形成一本操作手册是必要的，为用户提供使用该系统的操作步骤。为使系统说明更清楚，可以将状态变迁图与操作手册脚本结合起来。
在对需求进行分析，了解系统所要实现的功能的基础上，系统开发选用何种硬件、软件平台就可以确定了。 对于硬件平台，要考虑的是微处理器的处理速度、内存空间的大小、外部扩展设备是否满足功能要求等。如微处理器对外部事件的响应速度是否满足系统的实时性要求，它的稳定性如何，内存空间是否满足操作系统及应用软件的运行要求，对于要求网络功能的系统，是否扩展有以太网接口等。 对于软件平台而言，操作系统是否支持实时性及支持的程度、对多任务的管理能力是否支持前面选中的微处理器、网络功能是否满足系统要求以及开发环境是否完善等都是必须考虑的。 当然，不管选用何种软硬件平台，成本因素都是要考虑的，嵌入式Linux 正是在这方面具有突出的优势。 2、任务和模块划分 在进行需求分析和明确系统功能后，就可以对系统进行任务划分。任务是代码运行的一个映象，是无限循环的一段代码。从系统的角度来看，任务是嵌入式系统中竞争系统资源的最小运行单元，任务可以使用或等待CPU、I/O设备和内存空间等系统资源。 在设计一个较为复杂的多任务应用系统时，进行合理的任务划分对系统的运行效率、实时性和吞吐量影响都极大。任务分解过细会不断地在各任务之间切换，而任务之间的通信量也会很大，这样将会大大地增加系统的开销，影响系统的效率。而任务分解过粗、不够彻底又会造成原本可以并行的操作只能按顺序串行执行，从而影响系统的吞吐量。为了达到系统效率和吞吐量之间的平衡折中，在划分任务时应在数据流图的基础上，遵循下列步骤和原则：
旅游景区远程视频监控系统
旅游景区远程视频监控系统解决方案
旅游景区网上视音频直播系统研究与实现 随着社会的发展和人民生活水平的提高，我国旅游业已经越来越大众化，旅游人数与日俱增，游客面对如此之多的景区，如何选择满意的景区；以及景区面对如此之多的旅客，又如何能把握商机吸引更多游客?旅游者的需求越来越个性化、多样化，而旅游企业也需要有越来越完善的对外宣传方式来提高了旅游景区的国际知名度，提高对游客服务质量，增加与游客的互动性。近几年来网络媒体的快速发展为景区宣传提供了媒介，而网上音视频直播直观、实时、互动等特点得到了国际知名景区的青睐，在旅游景区中采用网上直播系统，世界各地的游客可以在家中对景区的各种景点风光、会议现场、庆祝活动实时观看，提高游客来现场游览的兴趣。本文结合浙江省科技计划重大项目(2004C13034)“旅游景区网络化综合管理与服务平台研究及应用示范”，以组建第三代旅游网站、增加景区与旅客信息互动、扩大景区对外宣传力度以及提高景区国际知名度为目的，利用计算机领域的流媒体、人工智能、移动Agent、对等网络等理论和技术进行了相关的研究与工程实现工作，其具体工作如下： (1)对该领域的国内外研究现状进行了分析，总结网上音视频直播系统目前存在的技术难题和问题，并阐述本文研究的背景、意义和主要内容。 (2)对网上直播系统进行需求分析，设计了旅游景区网上直播系统的硬件构架和软件构架。硬件设计包括系统硬件总体框架设计以及硬件设备的选取。软件设计实现以下4个功能：音视频采集、数据压缩、流媒体服务和客户端播放。 (3)由于网上直播系统的客户端并发数多并可能处于不同的ISP运营网络下，而音/视频是大流量数据，对网络带宽要求高，音视频直播网的结构直接影响整个系统效率。本课题根据需求分析，研究了基于树形结构流媒体应用层的组网模式，将移动Agent理论引入到流媒体应用层组播网的实现中，以P2P协议作为直播网传输方式，提出了一种基于移动Agent的自组织直播网，使得组播网拓扑结构能够根据网络变化自动重建，流媒体服务的服务内容和格式可以在不需要用户人为参与的情况下动态增加和减少，还能根据一个区域内多个用户的实际情况进行综合优化每个转发节点的负荷。 (4)设计开发了旅游景区历史上大型活动等视音频资料的IPTV网上点播系统，景区多媒体信息点播系统采用VOD方式运行，最后并给出了流媒体服务端和客户端的实现。 景区在线平台(实时视频)解决方案-在线景区 景区风光或城市形象作为旅游产品具有非实体性、无转移性、不规范性、无贮存性、强敏感性的特点。良好的景区风光或城市形象营销策略能为景区或城市吸引更多的游客，带来巨大的商机，推动景区或城市的健康持续发展，因此其营销的重要性是毋庸置疑的，但其当前的营销理念还有些落后陈旧，终端营销模式主要还是依托于比较传统的手段和方法，尚未做到与时俱进。 营销理念落后，内容陈旧
风光互补无线视频监控系统
风光互补无线视频监控系统 方 案 书 福州科瑞新电子有限公司 2012年2月16日
一．系统概述 电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。为了提高电力部门的生产效益，各变电站/所实现无人值守将成为一种需要。在电力调度通讯中心建立监控中心，通过对各个变电站/所进行视频画面的实时监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，及时对所发生的情况做出反应，适应行业发展需要。 针对这种形势，使用风光互补无线监控系统将能有效地实现监控和管理。系统全天候地对变电站/所现场的视频数据进行采集编码，一方面将视频数据存储数据于本地的存储设备中，以便事后的回放调查；另一方面，通过3G无线传输设备使监控中心能统一地监视和管理。 二．系统设计关键点 1、无线传输 由于监控点自身环境特点，传输方式不可能采用有线或光缆，因此应选择无线传输方式来进行数据的传输。目前，3G无线传输技术成熟，并得到广泛的应用，其具有信号覆盖率高，部署方便等特点，是该系统设计的最佳选择。 2、供电保证 同样由于监控点自身环境的特点，设备供电不能保证有市电的供应，所以要保证设备全天候正常工作，对应的配套供电系统成了该系统设计重点。太阳能供电系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。太阳能供电系统在晴朗的白天能将太阳能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，可由蓄电池给负载供电。又考虑到可能出现的极其恶劣的长时间无光照的天气，配备风能供电系统能给供电带来更大的保证。所以综合来看，风光互补放电系统将是保证设备供电的最佳选择。3、避雷接地安全可靠。 户外监控系统的软肋是前端的避雷与接地，前端设备的避雷与接地直接影响
视频采集系统功能手册
关于建筑工地DS-9000视频采集系统操作介绍
（一）建筑工地监控主要操作功能介绍： 本地监控： a.1/4/6/8/9/16画面预览，预览通道顺序可调 b.预览分组切换、手动切换、或自动轮巡预览，自动轮巡周期可 设置 c.预览电子放大 d.屏蔽指定的预览通道 e.视频移动侦测、视频丢失检测、视频遮档检测、视频输入异常 检测 f.视频隐私遮盖 g.云台控制、预置点、巡航、轨迹设置、3D跟踪控制 录像与回放设置： a.录像触发：手动、定时、报警、移动侦测报等 b.按事件（报警输入、移动侦测、智能报警）查询录像文件 c.按通道号、录像类型、文件类型、起止时间等条件进行录像资 料的检索和回放 d.录像文件倒放、暂停、快放、慢放、前跳、后跳鼠标拖动定位 e.同步回放 资料备份： https://www.360docs.net/doc/066731652.html,B 、eSATA盘进行备份 b.按文件进行批量备份 c.回放时进行剪辑备份 d.报警与异常管理： e.统一管理设备与IP通道的视频遮挡报警、视频移动侦测、视 频丢失报警 f.各种报警可触发弹出报警画面、声音警告等 g.系统运行异常时自恢复 其它功能： a.三级权限用户管理，管理员可创建多个操作用户并设定其权限，
权限可细化到通道 权限说明 “本地配置” 本地查看日志：查看系统的日志、系统信息。 本地参数设置：设置参数、恢复默认参数、导入/导出参数。 本地通道管理：可以“启用”/“禁用”模拟通道，增加/删除IP通道。 本地高级管理：可以进行硬盘管理（初始化、设置硬盘属性）、升级系统程序、清除IO报警输出。 本地关机/重启：可以进行重启/关机操作。 “远程配置” 远程查看日志：远程查看记录在硬盘录像机上的日志。 远程参数设置：远程设置参数、恢复默认参数、导入/导出参数。 远程通道管理：远程“启用”/“禁用“模拟通道，增加/删除IP通道。 远程控制串口：建立透明通道，发送/接收RS232/RS485端口的数据。 远程控制本地输出：可以发送远程按键。 语音对讲：可发起对硬盘录像机的语音对讲。 远程请求报警上传、报警输出：远程可以布防（即要求将报警/异常状态发送给远程客户端）和控制设备报警输出。 远程高级管理：远程进行硬盘管理（初始化、设置硬盘属性）、升级系统程序、清除IO报警输出。 远程关机/重启：远程进行重启/关机操作。 “通道配置” 远程预览：远程预览各通道的现场画面，此权限细化到每一个通道。 本地手动录像：本地手动启动/停止录像，此权限细化到每一个通道。 远程手动录像：远程手动启动/停止录像，此权限细化到每一个通道。 本地回放：本地回放硬盘录像机上记录的录像文件，此权限细化到每一个通道。 远程回放：远程回放、下载硬盘录像机上记录的录像文件，此权限细化到每一个通道。 本地云台控制：本地控制云台，此权限细化到每一个通道。 远程云台控制：远程控制云台，此权限细化到每一个通道。 本地备份：本地备份硬盘录像机上记录的录像文件，此权限细化到每一个通道。具有本地备份权限的通道一定具有本地回放权限。 b.完备的操作、报警、异常及信息日志记录和检索 客户端应用网络功能： a.分级用户管理（二级），管理员可创建多个操作用户并设定其 权限，权限可细化到通道 权限说明： 1）网络预览——权限可细化到通道 2）云镜控制——权限可细化到通道 3）视频调节——权限可细化到通道
无线视频监控系统详解
无线视频监控系统详解
无线视频监控系统详解 《自动化测试趋势展望2013》国防与航空航天应用解决方案与产品选型指? NI CompactRIO开发者指南? LabVIEW 2012评估版软件 无线视频监控典型部署方式 一般在无线网状网覆盖区域架设支持WLAN接入的无线视频前端设备(如支持WLAN的IP摄像机或IP视频服务器加模拟摄像机)，然后通过无线网状网将采集的IP视频信号回传到网络中心的监控处理平台。通常在网络中心配置支持多通道的网络视频录像机和大容量的存储系统，用于监控视频录像和存储，同时为一个或多个网络监控终端提供实时的监控图像，还可通过安全的网络连接(如VPN)，从远端视频监控终端上实现远程监控和管理。 以下是目前在无线监控网络中应用的典型IP视频系统单元。 *IP摄像机 IP摄像机为集成模拟视频图像采集和视频图像数字化处理功能的一体化视频前端设备。它可以将模拟的视频信号按照标准格式转换成数字信号，并直接提供IP网络接口。通过WLAN无线桥接器可以很方便地将IP摄像机变成支持无线传输的无线视频前端设备。 *IP视频服务器 IP视频服务器通常用于连接模拟摄像机，它可以将模拟的视频信号按照标准格式(普遍采用M-JPEG或MPEG4)转换成数字信号，并直接提供IP网络接口。通过WLAN无线桥接器也可很方便地将IP视频服务器变成支持无线传输的无线视频前端设备。 采用IP视频服务器方式，用户可以自由地选择模拟摄像机的类型。可以根据自己的需要，购买价格和性能不同的模拟摄像机，从而满足个性化的要求。 *WLAN无线桥接器 WLAN无线桥接器可以为具有有线网络接口的IP视频设备提供无线局域网接口的转换，为其扩展无线网络传输的能力。WLAN无线桥接器通常应支持以太网接口到802.11b/g无线局域网接口的转换，可满足长时间的无故障工作(其平
《嵌入式系统》设计方案
移动打印终端终嵌入式系统设计方案 阅读目录 一项目概述 (2) 二系统总体架构 (2) 2.1.1 各功能部件作用 (3) 2．2．1 手持式扫描仪 (3) 2．2．2 嵌入式开发板 (4) 2．2．3 微型打印机的选型 (5) 2．2．4．远程服务器 (5) 三软/硬件设计 (5) 3．2 硬件设计 (7) 3．2．1 嵌入式开发板和扫描仪的连接 (7) 3．2．2嵌入式开发板和远程服务器的连接 (7) 3．2．3 嵌入式开发板和微型打印机的连接 (7) 四各驱动程序的设计（软件设计） (7) 4．1 打印机驱动的设计 (7) 4．1．1定义设备号和设备名 (7) 4.1.2 设备驱动初始化函数和清除函数 (8) 4．编译扫描仪制备驱动 (12) 5.加载设备 (12) 4.1.3 扫描仪驱动设计 (13) 4.1.4 网络通信模块及服务器的开发 (14) 4.1.5系统应用程序设计 (15) 五系统调试 (16)
一 项目概述 1．1 系统设计的必要性与PC 终端的比较 在信息社会中，打印终端应用非常广泛，比如超市的收银系统、图书管的借还书系统、移动营业厅的话费打印系统等场合，我们都可以看到打印终端的身影。传统打印终端通常都是由PC 加上一个微型打印机构成，这种架构的打印终端价格比较昂贵，体积庞大，移动笨拙，使用十分不方便。 随着嵌入式技术的发展，许多原来基于PC 的应用都纷纷转向基于嵌入式技术来实现。基于嵌入式技术的产品具有非常明显的优势，如价格便宜、功耗低、体积小及移动方便等。 具体到打印终端这个产品上来说，可以从下表看出基于PC 的打印终端和基于嵌入式的打印 1．2 系统的主要功能 本项目实例中拟开发的嵌入式移动打印终端是解决从数据输入、数据处理和数据输出的一体化系统，它提供下列几个功能 ● 数据录入功能：支持从扫描仪端录入数据； ● 通过网络到数据库查询； ● 数据打印功能 二 系统总体架构 嵌入式移动终端是一套完整的嵌入式应用系统，包括和硬件和软件两部分，这一节先说一下硬件方面的设计。 2．1 系统硬件组成的部件 ● 数据输入部件（手持扫描仪）—完成数据输入功能； ● 数据处理部件（嵌入式开发板和远程服务器）—完成数据处理任务 ● 数据输出部件（微型打印机）—完成数据打印功能； 各个部件之间的关系如图
卫星传输远程视频监控系统方案
卫星传输远程视频监控系统方案 1．概述 所属矿山分别搭建iPSTAR双向站，在公司总部建立监控中心，通过北京iPSTAR关口站，基于卫星网络和互联网络构建视频监控网络。 网络拓扑结构为星型网，以关口站为中心辐射全国，远端站到关口站是卫星一跳。 系统拓扑图如下： 2．部署方案 远端站 双向远端站搭建在煤矿现场需要进行远程监控的地点，主要设备包括： iPSTAR双向天线 iPSTAR室外单元（包括功率放大器、低噪声变频放大器、L波段电缆等） iPSTAR室内单元（iPSTAR终端，具备一个Ethernet接口） HUB（将iPSTAR的Ethernet接口从一个扩展至多个） 视频服务器（将视频数据转换成编码，以IP格式封装转发给iPSTAR室内单元） 摄像机、镜头、云台、云台解码器等 可根需要据配置音响和麦克一套，用来与中心站语音交流 视频服务器具体参数参见《产品展示》--“IP网络视频产品”。 典型配置如下图： 监控中心 中心站搭建在煤炭公司，主要设备包括： 计算机服务器1台（高端配置计算机也可以） 交换机 软件防火墙 也可以上监视大屏，可以考虑根据投资情况考虑 3．实现功能 电子地图 系统支持电子地图访问，以空间数据库为基础，将应用数据与地图有机结合，提供强大的空间分析和查询功能，丰富的表达方式直观地显示结果。 分层结构管理
本系统采用多级用户管理和分级授权访问的机制。用户分成两类，一类是系统管理员，拥有系统级权限，可以添加、删除和修改用户，进行用户的分配和管理，可以对系统进行安装、配置和检查，保障整个系统的正常运行；另一类是操作用户，在操作用户中设置权限，用户根据权限执行相应的监控范围。 现场的实时视频监控和采集 通过配置高质量的紅外线摄像机，对监控点的监控达到在正常光照条件或夜间光照条件较差甚至是0照度的情况下仍能进行高质量的视频采集以及音频的实时采集。 对关键区域进行24小时全天候监控，现场画面实时显示在本地和监控中心的屏幕上。 发生报警后，联动前端镜头对报警区域进行实时监视。 监视区域内图像的动态变化，检测监视区域内的物体运动。 监控信息的存储和备份 前端摄像的音视频信号经过模数转换，编码压缩，传送到监控中心的中心管理服务器，经视频解码器解码后，给硬盘录像机，录制的文件方式保存在硬盘中，支持长时间连续不间断的录制和存储。 报警信息的采集和联动管理 可以管理报警器的输入节点。当前端有报警发生时，在监控中心，系统会以声音方式通知值班人员，并在监控软件上弹出报警摄像机画面。系统具有同时处理多任务能力，对于多个地方的同时报警情况也可以及时处理。 全方位云台及周边设备的与控制 远程监控系统可对摄像机镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制操作，不仅对云台可做全方位控制，而且可以对模拟量、开关量进行实时准确的探测，并做出相应的反应。 现场指挥 挥可以利用监控终端与现场进行实时双向语音对讲，将现场图像转发到指定的分控点，以实现共同分析、决策的实战需求。 设备在线管理 对编码器、转发服务器等关键设备提供注册、检测的管理能力，凭借系统强大的网络管理能力，系统能直观、方便地检测设备和线路的工作状态。
视频交通流采集系统解决方案
视频交通流信息采集系统解决方案 1概述 视频交通流信息采集系统主要包括视频图像采集设备、视频传输网络、交通流视频检测器等。视频检测器采用虚拟线圈技术，利用边缘信息作为车辆的检测特征，实时自动提取和更新背景边缘，受环境光线变化和阴影的影响较小；同时采用动态窗的方式来进行车辆计数，解决了采用以往固定窗方式进行车辆计数时由于车辆变道而导致的错误、重复计数问题。视频检测器能对视频图像采集设备或交通电视监视系统的视频信号自动进行检测，主要采集道路的微观交通信息如流量、速度、占有率、车辆间距、排队长度等，适用于近景监控模式。 2系统功能及特点介绍 2.1数据接口设计 视频交通流信息采集系统可以通过调用本项目提供的交通流数据统一接入接口，或由本项目提供数据格式标准化及上传程序，将采集到的交通流数据共享给本项目相关系统，以实现视频交通流数据的采集功能。 图1 数据接口设计 2.2系统功能 交通流信息视频检测系统的主要功能如下： （1）车辆检测 系统能够对输入的视频流图像进行车型、车牌等特征检测。
（2）交通流数据采集功能 系统可以采集交通流数据包括交通流量、平均车速、车道占有率、车型、平均车头间距、车辆排队长度、车辆密度、交通流状态等，交通流数据采集时间间隔在1～60分钟任意可调。 图 2 视频交通流检测模块 （3）视频图像跟踪功能 系统能对单路监控前端设备在不同预置位采集的视频图像进行不同区域不同事件的自动检测。一旦检测到特定的交通事件，事件检测器应具有该交通事件的视频图像目标自动跟踪、记录、分析功能。 当输入的视频图像不为设定的预置位的视频图像，系统应能自动不进行事件检测。一旦监控前端设备恢复至设定的预置位，系统应能自动进行事件检测。 （4）事件图像抓拍、录像功能 系统可以根据用户的设置，完成相应的录像和图片抓拍功能。 事件录像可以按摄像机、按事件类型、按时间归档存储在系统的预录像子系统中，由系统服务器进行统一的管理调用。 系统循环进行录像，当发生交通异常事件时，系统能够提供事发之前和之后的3分钟间的录像（可设置）。 系统可通过多种组合查询条件对视频交通流检测所采集的数据进行统计，包括时间-流量统计、时间-平均车速统计、时间-占有率统计、速度-流量统计等；统计结果可导出为
视频采集系统
数字图象处理技术在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用，设计一种功能灵活、使用方便、便于嵌入到监控系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义。 在研究基于DSP的视频监控系统时，考虑到高速实时处理及实用化两方面的具体要求，需要开发一种具有高速、高集成度等特点的视频图象信号采集监控系统，为此监控系统采用专用视频解码芯片和复杂可编程逻辑器件(CPLD)构成前端图象采集部分。设计上采用专用视频解码芯片，以CPLD器件作为控制单元和外围接口，以FIFO为缓存结构，能够有效地实现视频信号的采集与读取的高速并行，具有整体电路简单、可靠性高、集成度高、接口方便等优点，无需更改硬件电路，就可以应用于各种视频信号处理监控系统中。使得原来非常复杂的电路设计得到了极大的简化，并且使原来纯硬件的设计，变成软件和硬件的混合设计，使整个监控系统的设计增加柔韧性。 1 监控系统硬件平台结构 监控系统平台硬件结构如图1所示。整个监控系统分为两部分，分别是图象采集监控系统和基于DSP主监控系统。前者是一个基于SAA7110A/SAA7110视频解码芯片，由复杂可编程逻辑芯片CPLD实现精确采样的高速视频采集监控系统；后者是通用数字信号处理监控系统，它主要包括：64K WORD程序存储器、64K WORD数据存储器、DSP、时钟产生电路、串行接口及相应的电平转换电路等。 监控系统的工作流程是，首先由图象采集监控系统按QCIF格式精确采集指定区域的视频图象数据，暂存于帧存储器FIFO中；由DSP将暂存于FIFO中的数据读入DSP的数据存储器中，与原先的几帧图象数据一起进行基于H.263的视频数据压缩；然后由DSP将压缩后的视频数据平滑地从串行接口输出，由普通MODEM或ADSL MODEM传送到远端的监控中心，监控中心的PC机收到数据后进行相应的解码，并将还原后的视频图象进行显示或进行基于WEB的广播。 2 视频信号采集监控系统 2.1 视频信号采集监控系统的基本特性 一般的视频信号采集监控系统一般由视频信号经箝位放大、同步信号分离、亮度/色度信号分离和A/D变换等部分组成，采样数据按照一定的时序和总线要求，输出到数据总线上，从而完成视频信号的解码，图中的存储器作为帧采样缓冲存储器，可以适应不同总线、输出格式和时序要求的总线接口。 视频信号采集监控系统是高速数据采集监控系统的一个特例。过去的视频信号采集监控系统采用小规模数字和模拟器件，来实现高速运算放大、同步信号分离、亮度/色度信号分离、高速A/D变换、锁相环、时序逻辑控制等电路的功能。但由于监控系统的采样频率和工作时钟高达数十兆赫兹，且器件集成度低，布线复杂，级间和器件间耦合干扰大，因此开发和调试都十分困难；另一方面，为达到精确采样的目的，采样时钟需要和输人的视频信号构成同步关系，因而，利用分离出来的同步信号和监控系统采样时钟进行锁相，产生精确同步的采样时钟，成为设计和调试过程中的另一个难点。同时，通过实现亮度、色度、对比度、视频前级放大增益的可编程控制，达到视频信号采集的智能化，又是以往监控系统难以完成的。关于这一点，在监控系统初期开发过程中已有深切体会[1]。 基于以上考虑，本监控系统采用了SAA7110A作为视频监控系统的输入前端视频采样处理器。 2.2 视频图象采集监控系统设计 SAA7110/SAA7110A是高集成度、功能完善的大规模视频解码集成电路[2]。它采用PLCC68封装，内部集成了视频信号采样所需的2个8bit模/数转换器，时钟产生电路和亮度、对比度、饱和度控制等外围电路，用它来替代原来的分立电路，极大地减小监控系统设计的工作量，并通过内置的大量功能电路和控制寄存器来实现功能的灵活配置。