【正文】 3tsd00_0000 Qse00_0000 End address OxcSLffff 0xc7Lffff QscfLffff QsdfLffff OsffLffff 1) BANK0總線寬度 表 524 SDRAM空間地址配置 22 2) SDRAM空間地址引腳連接 Ol^ (Operating Mode 1) OMO (Operating Mode 0) Booting ROM Data width 0 0 Nand Flash Mode 0 1 16bit 1 0 32bit 1 1 Test Mode 表 523存儲器 （ SROM/SDRAM)地址引腳連接 MEMORY ADDR. PIN S3C2410X ADDR. 5bit DATA BUS S3C2410X ADDR. 16bit DATA BUS S3C2410X ADDR. 32bit DATA BUS AO A0 A1 A2 A1 A1 A2 A3 … 表 524 SDRAM空間地址配置 23 從 tacc— 1核對 nWAIT， 在采樣 nWAIT為高電 nWE信號和 nOE信號相同。 ? 7個地址空間的起始地址是固定的； ? 1個地址空間的起始地址和空間大小是可變的； ? 所有存儲器空間的訪問周期都可以通過編程配置； ? 提供外部擴展總線的等待周期； ? SDRAM支持自動刷新和掉電模式。由圖可見其主要分為以下幾 個主要部分 : ?核心處理器： MCU時鐘頻率需要高于 40〇 MHz， 它作為系統(tǒng)的中央處理器完成主 要的邏輯運算，并提供了基本的外圍接口電路和外圍設(shè)備控制器。 不同的硬盤接口決定著硬盤與計算機之間的連接速度，再整個系統(tǒng)中，硬盤接口的優(yōu)劣直接 影響著程序運行快慢和系統(tǒng)性能的好壞。 當(dāng)前攝像頭主要可以分為兩大類： CCD類和 CMOS類，兩種傳感器都可以將光轉(zhuǎn)化為 電荷，進而處理成電信號。任何 Flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進行，所以大多數(shù)情況下，在進行寫入操 作之前必須先執(zhí)行擦除。 Cache以及 MMU等硬件單元的引入，給系統(tǒng)程序員的編程模型帶來了許多全新的變化。 ARM9相對于 ARM7來說有了更多的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在如下： ARM9主頻更高 ARM9采用 5級流水線而 ARM7為 3級流水線。因此，在硬件選擇上需要經(jīng)過不斷比較才能確定選型。方案 2是不錯的選擇， DSP專門處理圖像 處理， ARM處理控制指令，設(shè)計得當(dāng)會取得不錯的效果，但是該方案采用了兩個處理器， 不但提高了成本，在設(shè)計、調(diào)試上更是帶來困難，需要較長的開發(fā)周期 。 由于該研究的目的是需要傳輸高質(zhì)量的圖像畫面，且對帶寬要求不高，另外對于硬件的 框架的設(shè)計，我們選擇 ARM9作為微處理器，不適宜做復(fù)雜的運算，經(jīng)過測試，在用 ARM 做 MPEG4時 320*240至多只能做到 15幀 /秒，而對于用 ，復(fù)雜度會加倍。 但相應(yīng)地， MJPEG對帶寬的要求也很高，同時也需要大量的存儲空間。再者還有一些信息是人眼無法識別的，生理視覺上可以 完全忽略的部分，可以完全去除，這樣也就實現(xiàn)視頻圖像的壓縮。 視頻信號的壓縮理論主要依靠兩點：視頻信號本身具有時間、空間和統(tǒng)計相關(guān)性；人眼視覺 系統(tǒng)對視頻的主觀感知允許一定的失真。在組播網(wǎng)絡(luò)中，即使用戶 數(shù)量成倍增長，主干帶寬亦不會隨之增加。 1) 單播 (Unicast)： 主機之間采用 “一對一 ”的通訊模式，網(wǎng)絡(luò)中的交換機和路由器對 數(shù)據(jù)只進行轉(zhuǎn)發(fā)不進行復(fù)制。 監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸?shù)男畔⒂锌刂浦噶睢⒁曨l數(shù)據(jù)。 根據(jù)協(xié)議規(guī)定 ， RTP 和 RTCP選用不同的網(wǎng)絡(luò)端口號， RTP選擇一個偶數(shù)的端口號，而 RTCP則選用下一個奇數(shù) 的端口號。前兩種功能要求所有參加者發(fā)送 RTCP 包，因此，為了 RTP擴展到大規(guī)模數(shù)量，速率必須受到控制。 (2) RR(ReeeiverReport)： 接收方報告。結(jié)構(gòu) 元素的意義由 RTCP報文的類型決定，因為通常 RTCP包非常小，一般把多個 RTCP包合并 為一個 RTCP包，然后利用一個底層協(xié)議所定義的報文格式 (例如 UDP格式 )進行發(fā)送。接收方 利用時間戳可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的同步，包括同一數(shù)據(jù)流的流內(nèi)同步和不同數(shù)據(jù)流的流間同步， 完成對數(shù)據(jù)包的重組，并按照正常的速率回放數(shù)據(jù)。 RTP 協(xié)議 （ Realtime Transport Protocol) RTP協(xié)議它只是一種應(yīng)用型的傳輸層協(xié)議，它基于組播或是單播網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，提供端到端 的實時數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，本身并不提供任何傳輸?shù)目煽啃员ＷC和流量的擁塞控制機制。無連接服務(wù)不能保證數(shù)據(jù)報的先后順 序，不進行分組出錯的恢復(fù)和重傳、流 控制，不保證傳輸?shù)目煽啃裕芴峁╅_銷最小的、 快速的端到端通信服務(wù)。 在目前的 IS0網(wǎng)絡(luò)模型中，在 IP之上使用了兩種傳 輸協(xié)議：一種是傳輸控制協(xié)議 TCP 協(xié)議；另一種是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP協(xié)議。 嵌人式應(yīng)用軟件 嵌入式中間件 嵌入式操作系統(tǒng)7 三、視頻編解碼和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇 盡管 IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近年來在網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)速度方面有許多發(fā)展和改善，但相對于傳輸 數(shù)據(jù)量龐大的視頻信息而言，網(wǎng)絡(luò)速度依然是視頻傳輸中的瓶頸所在。 3) 嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件都必須高效率地設(shè)計，量體裁衣、去除冗余，針對具體需求，對系統(tǒng) 進行合理配置，達到理想性能。 圖 111總體結(jié)構(gòu)圖 5 2) 嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、微電子技術(shù)以及各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。視頻壓縮也不難 做到。這種結(jié)構(gòu)可直接由客戶機向服務(wù)器發(fā)出具體的請求命令，或由服務(wù)器返回信息到客戶機，而 不必通過 Web服務(wù)器，從而實現(xiàn)端到端控制，能夠滿足一定的實時性控制要求，是當(dāng)前流行的一種 網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，論文中也采用了曰 S結(jié)構(gòu)。 DSP中央處理器完成圖像圖像壓縮編碼、編碼數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸和本地存儲，采用 CPLD完成圖像采集的控制邏輯的脫機遠程視頻監(jiān)控方案。方案的主要缺點是控制 不夠靈活，不適合作系統(tǒng)控制，因為 DSP通常沒有強大的操作系統(tǒng)。 正是由于它系統(tǒng)的可擴展性， IP監(jiān)控逐漸鞏固了其在現(xiàn)有監(jiān)視和遠程監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用的地位，也 加速了在其他新興行業(yè)的應(yīng)用，具體包括： 教育：遠程監(jiān)控學(xué)校的操場、走廊、大廳 以及教室，也包括對一些建筑物的監(jiān)控； 交通：遠程監(jiān)控火車站、鐵路軌道、高速公路以及機場的安全； 銀行：應(yīng)用于銀行各分支機構(gòu)或者是街頭的 ATM取款機，替代繁冗的傳統(tǒng)安全監(jiān)視手段； 政府：安保和監(jiān)視應(yīng)用，通常集成到已有的系統(tǒng)中； 商場：對各大型超市的分支機構(gòu)進行安全監(jiān)視和遠程管理，方便快速高效的管理； 工業(yè)：對生產(chǎn)線、后勤部門、庫房存儲系統(tǒng)進行監(jiān)控，提高了廠區(qū)的安全性。 據(jù)工業(yè)分析師 . Freeman和 Co.， Inc.， 的分析，僅美國安裝的模擬攝像機就有 2， 000萬臺。 視頻監(jiān)控技術(shù)是一門集計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字視頻技術(shù)于一體的綜合技術(shù)。而且，隨著智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò) 化發(fā)展， “后 PC時代 ”（ 指的就是各種嵌入式計算機 )已經(jīng)來臨，這預(yù)示著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)將會獲得 更為廣闊的發(fā)展空間。 IP是 Inter Protocol (因特網(wǎng)協(xié)議 ） 的縮寫，它是通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行交流的最常用的協(xié)議 之一。網(wǎng)絡(luò)攝像機在 2021年將占到市場的一半份額， 2021 2 年，全球網(wǎng)絡(luò)視頻市場將有望達到 7億 9千萬美元。 目前，國內(nèi)在這方面的研究剛剛起步，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展、圖像數(shù)字壓縮編碼技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的 改進、芯片成本的不斷下降、從事研究的單位越來越多。該方案中，在嵌入式處理器上運行嵌入式 0S(如嵌入式 Linux) 進行系統(tǒng)控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸。由于把視頻采集壓縮和 Web功能集成到一個設(shè)備內(nèi)直接連入 網(wǎng)絡(luò)，達到即插即看，省掉很多復(fù)雜的電路，安裝也很方便 (僅需設(shè)置 IP地址 )，用戶無需使用專用 軟件，在具有網(wǎng)絡(luò)接口的地方都可以直接使用。 4 服務(wù)端我們需要移植 Linux到目標(biāo)平臺上，這里我們采用的目標(biāo)平始是 EduKitIV教學(xué)平臺。 這是從應(yīng)用上加以定義的，而目前國內(nèi)普遍被認(rèn)同 的定義是：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減適合應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成 本、體積、以及功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式 CPU與通用型的最大不同就是嵌入式 CPU大多 工作在為特定用戶設(shè)計的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把在通用 型計算機系統(tǒng)中許多由板卡完成的功能集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化， 移動能力大大增強。 5)嵌入式系統(tǒng)本身并不具備在 其上進行開發(fā)的能力，都是通過交叉編譯開發(fā)完成的，即采用宿 主機和目標(biāo)機的開發(fā)模式，在 PC上開發(fā)完，編譯成功后下載到目標(biāo)機運行的模式。網(wǎng)絡(luò)層是將數(shù)據(jù)打包，選擇 適當(dāng)?shù)穆酚蓪?shù)據(jù)傳送，使用 IP協(xié)議，傳輸層的任務(wù)是根據(jù)子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資 源，并以可靠和經(jīng)濟的方式為兩端主機建立傳輸連接，以透明的方式傳送報文，使用 TCP/UDP協(xié)議 。由此看來，由于 TCP的重傳機制和擁塞控制機制， TCP更適用于對傳輸可靠性高于實時性要求的信息傳輸。由于 UDP是無連接的不可靠的協(xié)議，無法保證實時視頻傳輸 業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，為了支持網(wǎng)絡(luò)實時傳輸服務(wù)、 QOS保證等問題， 1996年 IETF(Inte Engineering Task Force)的視頻音頻工作組制訂了 RTP實時傳輸協(xié)議。 RTP包頭的時間戳和順序號是該協(xié)議的精華之處，其詳細(xì)解釋如下： 序列號 （ SequeneeNumber):16位長度，每發(fā)送一個 RTP數(shù)據(jù)包序列號加 1，接收方根 據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)是否有數(shù)據(jù)包丟失。 1) RTCP協(xié)議數(shù)據(jù)包格式 RTP提供一個控制協(xié)議 (即 RTCP)， 用來支持其協(xié)議功能，圖 34和 35是 RTCP協(xié)議的 相關(guān)示意圖，直觀地描述了 RTcP包的打包結(jié)構(gòu)、包格式等。 （ 5)APP: 應(yīng)用特定函數(shù)。 (2) 標(biāo)識 (Identification)RTP數(shù)據(jù)分組只用一個隨機產(chǎn)生的 32比特標(biāo)識符來標(biāo)識其數(shù) 據(jù)源。 RTP/RTCP協(xié)議工作流程 在具體實現(xiàn)時，可把 RTP執(zhí)行程序看成是應(yīng)用程序的一部分，把 RTP集成到應(yīng)用程序 中。因此，接收端可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。對于視頻多媒體數(shù)據(jù) 的傳輸來說，時間軸上的連續(xù)性要求網(wǎng)絡(luò)的實時性傳輸和高帶寬，而且視頻數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量 大又允許有一定的數(shù)據(jù)錯誤率和數(shù)據(jù)丟失率等特點，因此傳輸視頻數(shù)據(jù)實時性要求要高于可 靠性，所以在系統(tǒng)中采用建立在 UDP上的 RTP/RTCP協(xié)議對視頻流進行封裝、打包和同步 來傳輸視頻數(shù)據(jù)，可以使視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時和質(zhì)量達到最佳。主機可以向路由器請求加入或退出某個組，網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機有選擇的復(fù)制并 傳輸數(shù)據(jù)，即只將組內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸給那些加入該組的主機。與單播協(xié)議相比，組播沒有糾錯機制，發(fā)生丟包錯包后 難以彌補，但可以通過一定的容錯機制和 QOS加以彌補。因此，無論 是為了存儲還是傳輸視頻數(shù)據(jù)，都必須進行壓縮才具有實際意義。 JPEG標(biāo)準(zhǔn)是國際 上彩色、灰度、靜止圖像的第一個國際標(biāo)準(zhǔn)，它包括基于 DPCM(差分脈沖編碼調(diào)制、 DCT(離 散余弦變換 )和 Huffman編碼的有損壓縮算法兩個部分。 MPEG4以及 ，它們壓縮倍數(shù)可達 200倍，壓縮率極高且需 要更少的帶寬。一幀 320X240象素的圖像經(jīng) JPEG壓縮后，大概在 5K/幀左右，按每秒 25幀計 算，大約 125K/秒，在局域網(wǎng)10/10〇 M的通信中完全能夠滿足要求。該方案中采用純軟壓縮的方 式來壓縮視頻圖像，以節(jié)約成本，但畢竟 ARM的運算能務(wù)有限，如果做 JPEG4壓縮，經(jīng) 研究認(rèn)證 QCIF格式最多也只能達到 15fps， 因此我們的視頻格式采用 MJPEG視頻流格式。采用 RISC架構(gòu)的 ARM微處理 器一般有如表 42所示的特點： 表 42 ARM CPU特點 基于以上的一些優(yōu)點，隨著更多應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中的實現(xiàn)，作為 32位結(jié)構(gòu)體系中的 翹楚， ARM在各種應(yīng)用領(lǐng)域里得了極其廣泛的應(yīng)用。 高速緩存的引入是基于如下事實，即處理器速度遠遠高于存儲器訪問速度 。 通過上面比較，結(jié)合項目需要，為了實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)功能，需要在嵌入式平臺實現(xiàn)視頻采 集、編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，因此在監(jiān)控系統(tǒng)中采用 ARM9作為微處理器，而三星的 ARM產(chǎn)品 價格便宜，性能穩(wěn)定，開發(fā)資料豐富等優(yōu)勢，因此選用的是三星的 ARM9 S3C2410X作為 微處理器。經(jīng)過以上比較 ， NAND Flash在 性能和成本上相對于更適合作為本系統(tǒng)中的存取器，因此我們選用 K29F2808作為系統(tǒng)種的 Flash存儲器，它是一款 64MB的 NAND型 Flash， 系統(tǒng)啟動代碼、內(nèi)核及根文件系統(tǒng)放于 此。 近年，隨著 CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的 CMOS圖像傳感器提供 了良好的條件，產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高，能夠滿足絕大部分場合的用途，在傳真機、掃描 儀、數(shù)字?jǐn)z像機、安全偵測系統(tǒng)等方面得到廣泛應(yīng)用。 本系統(tǒng)需要用硬盤來存儲經(jīng)過 MJPEG編碼的視頻信號，于是制定其存儲方案的首要問 題是要選擇一種能夠達到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速