【正文】 n application areas are summarized and future research direction is outlooked of the monitoring terminal, and supplement and improve is proposed to the further need. Keywords： monitoring terminal、 3G、 ARM、 Linux、 PCI、 socket Classification、TN911 目 錄 第一章 緒論 ......................................................... 8 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ....................................... 8 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 .................................... 10 第二章 系統(tǒng)整體方案設計 ........................................... 12 系統(tǒng)整體架構 .............................................. 12 硬件整體架構的選擇 ........................................ 13 主流微處理器 ......................................... 13 ARM 微處理器的優(yōu)點 ................................... 14 本終端中央架構 ....................................... 15 操作系統(tǒng)的選擇 .............................................. 16 傳輸網絡的選擇 ............................................ 19 視頻壓縮標準的選擇 ........................................ 21 第三章 嵌入式終端硬件模塊的設計 ................................... 24 整體架構 .................................................... 24 視頻采集模塊 .............................................. 25 視頻處理模塊 .............................................. 26 中心控制模塊 .............................................. 28 PCI 接口電路設計 ........................................... 29 電源模塊 .................................................... 31 第四章 終端軟件平臺的構建 ......................................... 33 Linux 嵌入式開發(fā)簡介 ....................................... 33 SL3512Linux 開發(fā)環(huán)境的搭建 ................................. 33 控制臺軟件的選擇 .......................................... 34 Boot Loader 簡介 .......................................... 34 根文件系統(tǒng) .................................................. 35 第五章 監(jiān)控終端軟件系統(tǒng)開發(fā) ................................... 36 軟件整體架構概述 ........................................ 36 終端驅動程序開發(fā) .......................................... 37 Linux 下設備驅動程序簡介 ............................. 37 驅動程序開發(fā)原理 ..................................... 38 終端 PCI 接口驅動 ..................................... 39 基于 ARM 的嵌入式監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn) 8 驅動程序的編譯和加載 ................................. 40 終端網絡層 的實現(xiàn) .......................................... 40 基于 RBAC 權限管理的后臺監(jiān)控 ............................... 42 第六章 總結和展望 ............................................... 43 本文主要工作 ................................................ 43 研究展望 .................................................. 44 參考文獻 ........................................................... 45 致 謝 .............................................................. 47 第一章 緒論 視 頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程 自 20 世紀 80 年代以來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在我國各領域蓬勃發(fā)展，視頻監(jiān)控已經深入到社會公共安全的每一個角落。伴隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)從以矩陣為核心代表的模擬監(jiān)控系統(tǒng)，跨越終端以硬盤錄像機為代表的半數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，到目前前端以網絡視頻為代表的全數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，各項新技術、新產品從無到有．從非主流到主流，引領著視頻監(jiān)控行業(yè)不斷向前發(fā)展。 第一代視頻監(jiān)視系統(tǒng)是指以矩陣為核心的傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由模擬攝像機．專用視頻電纜、切換矩陣、監(jiān)視器、模擬錄像設備及盒式錄像帶等構成。系統(tǒng)只是解決小范圍 ，短距離的監(jiān)控靂求。 其系統(tǒng)特點： 1）視頻信號的采集、傳輸、存儲均為模擬形式；質量高； 2）經過幾十年的發(fā)展，相應技術成熟。 其存在很多明顯的缺點： 1）范圍有限；距離有限，無法進行遠程管理、訪問； 2）系統(tǒng)增擴容難度大，成本高； 3）大量磁帶存儲、人工手動查詢，管理維護復雜； 4）無法與其它安防系統(tǒng)有效集成。 第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指以硬盤錄像機為代表的半數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢在于充分發(fā)揮了計算機技術的功能，為用戶提供了更人性化的測覽、管 基于 ARM 的嵌入式監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn) 9 理 方式。在很多方面解決了模擬矩陣技術無法解決的難題，是第一代技術的延伸。 其系統(tǒng)特點： 1）視頻、音頻信號的采集、存儲為數(shù)字形式，質量較高； 2）存儲的數(shù)字化，大大提高用戶對錄像信息的處理及查詢能力； 3）向下兼容，可實現(xiàn)對第一代模擬監(jiān)控產品的升級改造； 4）硬盤錄像系統(tǒng)功能的網絡化及光端機的出現(xiàn)解決了視頻圖像遠距離傳輸?shù)膯栴}，使人們對遠距離大范圍監(jiān)控以及視頻資源共享的迫切需求得到了滿足； 5）嵌入式硬盤錄像系統(tǒng)的出現(xiàn)為用戶提供了更高的可靠性、更簡易的安裝方便；其優(yōu)勢使其得到廣泛應 用。 可以說硬盤錄像技術的成熟大大加快的視頻監(jiān)控民用化的趨勢，并得以大范圍的應用，而又正是在大范圍應用的大潮中，其不足之處暴露了出來。 1）硬盤錄像系統(tǒng)仍未擺脫第一代模擬監(jiān)控的影響，從監(jiān)控點到中心為模擬方式傳輸，需鋪設電纜或光纜，系統(tǒng)越大建設成本越高，不易維護且維護費用較大； 2）單機容量有限，在大型系統(tǒng)中，不適用于集中錄像，錄像文件的統(tǒng)一管理不便； 3）硬盤錄像系統(tǒng)網絡化功能有限，大范圍應用管理、維護復雜。 第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指以前端網絡視頻為代表的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻從前端圖像采 集、傳輸即為數(shù)字信號，并以網絡為傳輸媒介，實現(xiàn)視頻在網上的傳輸，并通過設在網上相應的功能控制主機來實現(xiàn)對整個監(jiān)控系統(tǒng)的瀏覽、控制與存儲。 其系統(tǒng)特點： 1）堆疊式的結構，高度的靈活性、可擴性，支持任意網絡拓補結構； 2）更加經濟高效的基礎架構，簡化了管理層次，節(jié)省了大量線材； 3）安裝維護便捷、解決方案多樣； 4）視頻的無損交換、復制與存儲，無距離限制，網達即達； 5）充分利用已有成熟 TCP／ IP 網絡技術，接入方式多樣； 6）便于和現(xiàn)有應用和新建應用的有效集成； 實現(xiàn)多網合一。 基于 ARM 的嵌入式監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn) 10 正是由于網絡視頻產品的諸多優(yōu)勢所在，近幾年網絡視頻產品得到了廣大用戶和工程商的信賴，駛入了應用的快車道，在各領域得到了大范圍的推廣應用，并在慢慢替代傳統(tǒng)視頻產品，成為市場的主流。與此間時，傳統(tǒng)的模擬產品也開始了網絡化之路。一些公司利用其豐富的產品線，扎實的研發(fā)功底，在業(yè)界率先推出眾多網絡一體化產品，如：網絡攝像機．網絡一體球．網絡矩陣．網絡鍵盤．網絡報警主機．網絡切換器．網絡門禁等等。 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 信息時代，數(shù)字時代使得嵌入式產品獲得了巨大的發(fā)展契機，為嵌入式市場展現(xiàn) 了美好的前景，同時也對嵌入式生產廠商提出了新的挑戰(zhàn)，從中我們可以看出未來嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢： 嵌入式開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還需要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件包支持。 目前很多廠商已經充分考慮到這一點，在主推系統(tǒng)的同時，將開發(fā)環(huán)境也作為重點推廣。比如三星在推廣 Arm7， Arm9 芯片的同時還提供開發(fā)板和板級支持包（ BSP），而 WindowCE 在主推系統(tǒng)時也提供 Embedded VC++作為開發(fā)工具，還有 Vxworks 的 Tonado 開發(fā)環(huán)境， DeltaOS 的 Limda 編譯環(huán)境等等都是這一趨勢的典型體現(xiàn)。當然，這也是市場競爭的結果。 網絡化、信息化的要求隨著因特網技術的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單一功能的設備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結構更加復雜。 這就要求芯片設計廠商在芯片上集成更多的功能，設計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器如 32 位、 64 位 RISC 芯片或信號處理器 DSP 增強處理能力，同時增加功能接口，如 USB，擴展總線類型，如 CAN BUS，加強對多媒體、圖形等的處理，逐步實施片上系統(tǒng)（ SOC）的概念。軟件 方面采用實時多任務編程技術和交叉開發(fā)工具技術來控制功能復雜性，簡化應用程序設計、保障軟件質量和縮短開發(fā)周期。 網絡互聯(lián)成為必然趨勢。 未來的嵌入式設備為了適應網絡發(fā)展的要求，必 基于 ARM 的嵌入式監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn) 11 然要求硬件上提供各種網絡通信接口。傳統(tǒng)的單片機對于網絡支持不足，而新一代的嵌入式處理器已經開始內嵌網絡接口，除了支持 TCP/IP 協(xié)議，還有的支持IEEE139 USB、 CAN、 Bluetooth 或 IrDA 通信接口中的一種或者幾種，同時也需要提供相應的通信組網協(xié)議軟件和物理層驅動軟件。軟件方面系統(tǒng)系統(tǒng)內核支持網絡模塊，甚至可以在 設備上嵌入 Web 瀏覽器，真正實現(xiàn)隨時隨地用各種設備上網。 未來的嵌入式產品是軟硬件緊密結合的設備，為了減低功耗和成本，需要設計者盡量精簡系統(tǒng)內核，只保留和系統(tǒng)功能緊密相關的軟硬件，利用最低的資源實現(xiàn)最適當?shù)墓δ?，這就要求設計者選用最佳的編程模型和不斷改進算法，優(yōu)化編譯器性能。 提供友好的多媒體人機界面 嵌入式設備能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。圖像界面，靈活的控制方式，這要求使得嵌入式軟件設計者要在圖形界面，多媒體技術上花費更多的精力。手寫文字輸入、語音撥號上 網、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像都會使使用者獲得自由的感受。 基于 ARM 的嵌入式監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn) 12 第二章 系統(tǒng)整體方案設計 系統(tǒng)整體架構 嵌入式系統(tǒng) (Embedded System)是一個以應用為中心、以計算機，電子半導體，電子技術為基礎，軟件硬件可定制的，針對應用系統(tǒng)對低功耗，低成本，有苛刻要求的專用計算機系統(tǒng)。 嵌入式視頻監(jiān)控終端是嵌入式系統(tǒng)的典型產品，它所應用的監(jiān)控領域也是嵌入式系統(tǒng)的主要應用的領域之一。從它的定義我們不難看出