【正文】 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 1 基于 ARM9 視頻 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要： 本文 首先綜合論述什么是 ARM9 監(jiān)控系統(tǒng)，接著闡述實現(xiàn) ARM9 監(jiān)控系統(tǒng)的原理及實現(xiàn) ARM9 監(jiān)控系統(tǒng)所需的硬件及軟件。其次，列出實現(xiàn)的具體步驟 和部分截圖。最后附錄部分重要源代碼。 關(guān)鍵詞 : VMware 虛擬機 Linux 操作系統(tǒng) 交叉編譯 TQ2440 開發(fā)板 第一章 ARM 監(jiān)控系統(tǒng)簡述 什么是 ARM 監(jiān)控系統(tǒng) ARM9 監(jiān)控系統(tǒng)是一種典型的嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式操作系統(tǒng)（ Embedded Operating System，簡稱： EOS）是指用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)負責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。目前在嵌入式領(lǐng)域廣泛使用的操作系統(tǒng)有：嵌入式 Linux、 Windows Embedded、 VxWorks 等，以及應(yīng)用在智能手機和平板電腦的 Android、 iOS 等。 在嵌入式領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的是 ARM 系列的處理器， ARM 公司引發(fā)了嵌人式領(lǐng)域的一場革命，在低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域確立了其市場領(lǐng)導(dǎo)地位，是目前 32 位市場中使用最廣泛的微處理器。以 ARM 為架構(gòu)的嵌入式技術(shù)具有非常廣闊的前景。 在 ARM 微處理器平臺上移植嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，完成視頻采集任務(wù)，并以服務(wù)器方式將圖像發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。系統(tǒng)以 ARM9 微處理器 AT91RM9200 為主處理器，采用普通 USB 攝像頭作為圖像采集設(shè)備，構(gòu)建了一種可靠性好、價格低廉和使《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 2 用方便的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實時控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)三部分組成。僅發(fā)展了短短二十幾年時間，從 19 世代 80 年代的第一代模擬監(jiān)控到第二代基于“ PC+多媒體卡”的數(shù)字式視頻監(jiān)控系統(tǒng)再到第三代完全基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就發(fā)生了翻天覆地變化。 本系統(tǒng)基于 ARM9 處理器和嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，利用 USB 接口攝像頭實現(xiàn)數(shù)字圖像采集任務(wù) 。 ARM 監(jiān)控系統(tǒng) 實現(xiàn)原理 如圖 11 為 ARM 監(jiān)控系 統(tǒng)整體設(shè)計原理框圖 MCU 單元 S3C2440A 圖 11 ARM 監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計原理框圖 NAND FLASH 以 太 網(wǎng) USB 攝像頭 SDRAM MCU 單元 S3C2440A USB 控制 器 DA9161E 接 口 RS232 串口 PC 機 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、軟硬件可裁減的、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)，亦即為監(jiān)控系統(tǒng)量體裁衣的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。在視頻監(jiān)控上的嵌入式應(yīng)用將是視頻監(jiān)控領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。 該系統(tǒng)的處理器采用的是三星公司 的 ARM9 芯片 S3C2440,它采用 ARM920T 內(nèi)核的 32位處理器。主頻為 400MHz，最高可頻率可達到 533MHz，通過在目標機上運行 Linux 操作系統(tǒng)，搭建嵌入式視頻服務(wù)器，接收攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)壓縮和編碼，再由DM9000E 以太網(wǎng)控制器發(fā)送至遠程客戶端，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。 ARM 監(jiān)控系統(tǒng)所需的硬件及軟件 硬件配置 ： 一 個五線異步串行口、一個 UART 擴展接口 2. Samsung S3C2440A（ CPU 處理器） 3. 在 板 64M SDRAM 4. 一個 USB Host 接口 5. 一個 USB Slave B 型接口 6. JTAG 接口 7． USB 攝像頭接口 8. IIC 接口 以太網(wǎng)接口 攝像頭 軟件配置 1. VWware 虛擬機軟件 操作系統(tǒng) 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 4 譯（ crosspilation） 環(huán)境 3. linux 設(shè)備驅(qū)動程序 4. bootloader（引導(dǎo)加載程序） 第二章 ARM 監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)步驟及部分截圖 在 PC 機 Windows 操作系統(tǒng) 下 安裝 VWware 虛擬機 虛擬機是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能，并且能運行在一個完全隔離的環(huán)境中完整的計算機系統(tǒng)。通過虛擬機軟件，可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像真正的計算機，可以在虛擬機中安裝操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、也可以通過虛擬機訪問網(wǎng)絡(luò)資源等等。對于用戶而言，它只是運行在個人 PC 上的一個應(yīng)用程序，而對于在虛擬機中運行的應(yīng)用程序而言，它就是一臺真正的計算機。 安裝宿主機上的操作系統(tǒng)可以有兩種方式。第一種方式是直接在“裸機”上安裝 Fedora Core 10，安裝完成后計算機上只有 Fedora Core 10 操作系統(tǒng)。這種方式下 Fedora Core 10 直接操控計算機的硬件，系統(tǒng)的任何反應(yīng)都是 Fedora Core 10 的直接反應(yīng)。但是，對于習(xí)慣Windows 的用戶而言，這種方式操作起來會有些困難，畢竟 Fedora Core 10 與 Windows 是兩種完全不同的操作系統(tǒng)。第二鐘方式是現(xiàn)在計算機上安裝 Windows 操作系統(tǒng)，再在Windows 下安裝虛擬計算機軟件，如 VWware 等，然后在虛擬機下安裝 Fedora Core 10。這種方式安裝完成后， Fedora Core 10 只隸屬于 Windows 下的一個軟件，啟動虛擬機之前的所有操作與 Windows 下的其他操作都是一樣的。鑒于 Windows 的盛行，本文選擇后一種方式。 具體步驟： 新建虛擬機→自定義→ workstation 6→ linux:other linux Kernel→命名該虛擬機并選擇安裝位置→處理器數(shù)量： 1→內(nèi)存大小推薦 512M→使用橋接網(wǎng)絡(luò)→ I/O 適配器的選擇→創(chuàng)建兩個新的虛擬磁盤→選擇磁盤類型： IDE→設(shè)定磁盤大?。?8G/5G→設(shè)定磁盤文件的名字→完成。此事就完成了 VMware[12]的安裝。本 文以 版本的 linux為平臺安裝 fedora 10 操作系 統(tǒng)，安裝完成后 如 圖 22 所示： 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 5 圖 21 安裝虛擬機 圖 22 虛擬機安裝完成后 的界面 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 6 安裝 及配置 操作系統(tǒng) Fedora Core 10 完成虛擬機安裝后， 選擇 Linux 平臺開發(fā)工具包 中的文本文檔 readme 并選擇如圖 23中的兩行 粘貼到 Redhat9 的下載列表 中。啟動虛擬機， 如圖 24。 向虛擬機中倒入 Linux。如圖 25 選擇適當(dāng) linux 版本 作為目標平臺 ， 如圖 26 選擇適當(dāng) 虛擬機 內(nèi)存 ， 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)為橋接 。 在虛擬機設(shè)置完成后會進行 linux 自動安裝 ，但要終止安裝進行其他設(shè)置。 在新建一磁盤用于存放數(shù)據(jù) 如圖 27，之后啟動虛擬機進行 Fedora Core 10 的安裝 。添加所有系統(tǒng)自帶軟件，添加完成后會出現(xiàn)如圖 28 所示界面 。 圖 23 選擇位置 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 7 圖 24 啟動虛擬機界面 所需要的工具 和 放在一個文件夾內(nèi)，在這我放在 d:\tools 中吧。 的安裝路徑，以本機為例： D:\VMware Workstation\ 要啟動的虛擬機配置文件路徑，我的 20xx 虛擬機的配置文件 的路徑是D:\vmare\windows20xx\windows server 假設(shè)服務(wù)名為 vm_autostart，所以我的命令行是： instsrv VM_AutoStart D:\tools\ 在注冊表中，定位到HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\vm_autostart 新建項： Parameters 在 Parameters項里面，新建字符串 Application， 字符串的值： D:\VMware Workstation\ x D:\vmare\windows20xx\windows server 《專業(yè)實訓(xùn) 》 課程 設(shè)計論文 8 圖 25 選擇