【正文】 能起到很好的偵察保障功能，為決策人緣提供有力的決策依據(jù)。 在不就的將來，也許我們能體驗到，當(dāng)我們在各種需要身份驗證和識別時，需要的不再是鑰匙、密碼，而僅僅是一個攝像頭而已。試想，這項技術(shù)的發(fā)展將會給我們的生活帶來多么深遠的影響。因此，研 究圖像采集及其處理有著重大的意義。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分 . 目前在國內(nèi)外市場上，主要有模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控類產(chǎn)品 . 傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已非常成熟，性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，但已不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需要 . 模擬視頻信號的傳輸工具主要是同軸電纜，通常只適合于小范圍的區(qū)域監(jiān)控；系統(tǒng)的擴展能力差，新的設(shè)備也很難添加到原有的系統(tǒng)之中；由于各部分獨立運作，相互之間的控制協(xié)議很難互通，無法形成有效的報警聯(lián)動，聯(lián)動只能在有限的范圍內(nèi)進行 [4]。 近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)、 圖像處理以及傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術(shù)也有長足的進步，前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控畢業(yè) 設(shè)計論文 3 系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向 。 本文基于這種發(fā)展趨勢，提出了 1 種性能高效、價格低廉解決方案 . 本方案采用 PC機、高性能嵌入式設(shè)備以及先進的圖像處理技術(shù)，通過 Inter傳輸圖像 . 本系統(tǒng)的優(yōu)點在于：數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)可以在 Inter上傳輸圖像數(shù)據(jù)，基本上不受距離限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性；使數(shù)字化存儲成為可能，經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤中，查詢十分簡便快捷；基于嵌入式技術(shù)，系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)捆綁較為緊密，功能專一，因此性能上更穩(wěn)定，且便于安裝、維護，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，便于管理 [3]。 畢業(yè) 設(shè)計論文 4 2 嵌入式系統(tǒng)的選擇 嵌入式系統(tǒng)的分類 目前嵌入式操作系統(tǒng)種類繁多，有深嵌入系統(tǒng)，也有淺嵌入式系統(tǒng)；有多任務(wù)，也有單任務(wù)系統(tǒng)；有實時系統(tǒng)，也有分時系統(tǒng)。其實，嵌入式操作系統(tǒng)是與應(yīng)用環(huán)境密切相關(guān)的，從應(yīng)用范圍角度來看，大致可以分為通用型的嵌入式操作系統(tǒng)如WindowsCE、 VxWorks、嵌入式 Linux等和專用型的嵌入式操 作系統(tǒng)如 Palm0S、 sysbian，SmartPhone 等。從實時性的角度看，又可以分為兩類。一類是面向控制、通信等領(lǐng)域的實時操作系統(tǒng)，如 Microsoft 公司得 windows CE、 WindRiver 公司的 VxWorks、ISI 的 pSOS、 QNX 系統(tǒng)軟件公司的 QNX、 ATI 的 Nucleus 等；另一類是面向消費電子產(chǎn)品的非實時操作系統(tǒng)，這類產(chǎn)品包括個人數(shù)字助理 (PDA)、移動電話、機頂盒、電子書、 WebPhone 等，如現(xiàn)在非常流行的 Mierosoft 公司的 SmartPhone 操作系統(tǒng)等等。20 世紀(jì) 80 年代 ，商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)開始得到蓬勃發(fā)展 [6]。目前國內(nèi)外已有幾十種商業(yè)操作系統(tǒng)可供選擇。 目前比較流行的嵌入式操作系統(tǒng)比較多，對其中幾類進行介紹如下 [7]: (1)Palm0S Palm0S 是一種 32 位的嵌入式操作系統(tǒng)。 PalmOS 提供了串行通信接口和紅外線傳輸接口，利用它可以方便地與其它外部設(shè)備通信；擁有開放的 0S 應(yīng)用程序接口，開發(fā)商可根據(jù)需要自行開發(fā)所需的應(yīng)用程序。在個人數(shù)字助理 (PDA)市場上， PalmOS 是全球知名、使用人數(shù)最多的 PDA 操作系統(tǒng)。 PalmOS 是一套具有極強開放性的系統(tǒng)，現(xiàn)在有大約 數(shù)千種專門為 PalmOS 編寫的應(yīng)用程序。 PalmOS 操作系統(tǒng)的一個最大的特點就是省電以及系統(tǒng)資源開銷較少，而且第三方應(yīng)用程序非常豐富。由于 PalmOS 采用開放式架構(gòu)，有很多 PalmOS 的使用者都投入到軟件開發(fā)工作中，這也是 PalmOS 操作系統(tǒng)成功的一個重要原因。 (2)VxWorks VxWorks 操作系統(tǒng)是美國 WindRiver 公司于 1983 年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)。它的良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，使其畢業(yè) 設(shè)計論文 5 在嵌入式實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的 實時性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精度技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機導(dǎo)航等。 VxWorks 具有可靠性，良好的實時性，高度靈活的可裁減性等突出特點。 (3)uC/OS Ⅱ uC/OS Ⅱ是美國人 Jean Labrosse 在 1992 年開發(fā)的一個嵌入式操作系統(tǒng)，并于 1998 年推出它的升級版本 uC/OS Ⅱ。 uC/OS Ⅱ是一種免費、開放源代碼、結(jié)構(gòu)小巧、基于可搶占優(yōu)先級調(diào)度的實時操作系統(tǒng)，其內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度與管理、時間管理、任務(wù)同步和通信、內(nèi)存管理和中斷服務(wù)等功能 。 uC/OS Ⅱ主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、結(jié)構(gòu)簡潔、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點，最小內(nèi)核可編譯至 2KB，一般情況下占用 10KB數(shù)量級。它的內(nèi)核本身并不支持文件系統(tǒng)，但它具有良好的擴展性能，如果需要的話可以自行加入。由于免費、源碼開放、規(guī)模較小， uC/OS Ⅱ不僅在眾多的商業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，而且被很多大學(xué)所接納，作為教學(xué)用的嵌入式實時操作系統(tǒng)。 (4)嵌入式 Linux Linux 現(xiàn)在已經(jīng)是最為流行的一款開放源代碼的操作系統(tǒng)。 Linux 是 1991 年由芬蘭人 Linus Torvalds 發(fā)明的，從誕生到現(xiàn)在的短短十幾年的時間， Linux 已經(jīng)發(fā)展成為一個功能強大、設(shè)計完善的操作系統(tǒng)，不僅在通用操作系統(tǒng)領(lǐng)域與 Windows 等商業(yè)系統(tǒng)分庭抗?fàn)?，而且在新興的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域也獲得了飛速的發(fā)展。由于Linux 系統(tǒng)本身是開放源碼的，又是一種多任務(wù)、穩(wěn)定性高、內(nèi)核可裁減的操作系統(tǒng)，它在嵌入式系統(tǒng)方面大放光芒。在各種嵌入式 LinuxOS 迅速發(fā)展的狀況下， Linux 在嵌入式系統(tǒng)方面的發(fā)展速度和影響是任何一種操作系統(tǒng)不能比的。 嵌入式 Linux是在標(biāo)準(zhǔn) Linux的基礎(chǔ)上針對嵌入式系統(tǒng)進行內(nèi)核裁 減和優(yōu)化后形成的，使其體積更小、性能更高，同時，由于它是免費的，沒有其它商業(yè)性嵌入式操作系統(tǒng)需要的許可證費用，所以具有很強的市場競爭力。當(dāng)前國家對研制自主操作系統(tǒng)大力支持，為源碼開放的 Linux 的推廣提供了廣闊的發(fā)展前景。 (5)Windows CE Windows CE是微軟公司在嵌入式操作系統(tǒng)市場上的一個重要產(chǎn)品。它最早于 1996畢業(yè) 設(shè)計論文 6 年開始發(fā)行，但是最初并沒有取得成功，直到 Windows CE 以后他才真正被人們所接受。目前的最新版本為 Windows 。 Windows CE 是一個 32 位的 多線程、多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)，它經(jīng)過壓縮，可以移植，能夠開發(fā)多種企業(yè)和客戶設(shè)備，其操作界面來源于 Windows，但 Windows CE是基于 Win32API 重新開發(fā)的、新型的信息設(shè)備平臺。 Windows CE 具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于 Win32 應(yīng)用程序接口以及與處理器無關(guān)等特點，適用于各種嵌入系統(tǒng)和產(chǎn)品。它的模塊化設(shè)計方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應(yīng)用開發(fā)人員能夠為多種多樣的產(chǎn)品來定制它。若開發(fā)者熟悉 Windows 開發(fā)環(huán)境，可以基于 Windows CE 開發(fā)出更好的應(yīng)用程序。隨著嵌入式系統(tǒng)逐漸深入生活，越來越多的嵌入 式設(shè)備都應(yīng)用 WinCE 系統(tǒng) [8]。 嵌入式系統(tǒng)的選擇 多種嵌入式系統(tǒng)各有千秋，但是本課題研究選擇了嵌入式 Linux 系統(tǒng)，因為它在嵌入式領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)點。 嵌入式 linux 是將日益流行的 Linux 操作系統(tǒng)進行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)。嵌入式 linux 既繼承了 Interl 上無限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。嵌入式 Linux 的特點是版權(quán)費免費 。購買費用媒介成本技術(shù)支持全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持網(wǎng)絡(luò)特性免費，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開放， 有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市迅速，因為有許多公開的代碼可以參考和移植，實時性能 RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式 Linux 支持，實時性能穩(wěn)定性好安全性好 [9]。 Linux 做嵌入式的優(yōu)勢，首先， Linux 是開放源代碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多 Linux 愛好者又是 Linux 開發(fā)者的強大技術(shù)支持；其次， Linux 的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新 嵌入式 linux 速度很快 ,linux 是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約 134KB。第三， Linux 是免費的 OS，在價格上 極具競爭力。 Linux 還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是 Linux 適應(yīng)于多種 CPU 和多種硬件平臺，是一個跨平臺的系統(tǒng)。到目前為止，它可以支持二三十種 CPU。而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)和使用都很容易。很多 CPU 包括家電業(yè)芯片，都開始做 Linux 的平臺移植工作。移植的速度遠遠超過 Java 的開發(fā)環(huán)境。也就是說，如果今天用 Linux環(huán)境開發(fā)產(chǎn)品，那么將來換 CPU 就不會遇到困擾。同時， Linux 內(nèi)核的結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方畢業(yè) 設(shè)計論文 7 面是非常完整的， Linux 對網(wǎng)絡(luò)中最常用的 TCP/IP 協(xié)議有最完備的支持。提供了包括十 兆、百兆、千兆的以太網(wǎng)絡(luò)，以及無線網(wǎng)絡(luò)， Toker ring(令牌環(huán)網(wǎng) )、光纖甚至衛(wèi)星的支持。所以 Linux 很適于做信息家電的開發(fā) [10]。 畢業(yè) 設(shè)計論文 8 3 軟件平臺的設(shè)計與實現(xiàn) Bootloader 移植 Bootloader介紹 系統(tǒng)引導(dǎo)程序通常稱為 Boot Loader，是在系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行的第一段軟件代碼，相當(dāng)于 PC機上的 BIOS。通常固化在硬件的某個固態(tài)存儲結(jié)構(gòu)中，上電后自啟動。通過bootloader這段代碼，我們可以初始化硬件設(shè) 備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。 Bootloader是嚴(yán)重地依賴于硬件而實現(xiàn)的。每種不同體系結(jié)構(gòu)的處理器