【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)由三部分組成，各部分的功能如下。 1)監(jiān)控端：主要由攝像頭組成，把現(xiàn)場采集到的視頻信號傳送到中心控制部分。傳統(tǒng)的視頻采集設(shè)備包括攝像頭、視頻采集卡和視頻采集、編輯軟件。 2)中心控制部分：嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)監(jiān)控端采集的視頻信號的壓縮與 進(jìn)行無線 網(wǎng)絡(luò)傳輸。 3)客戶端： PC 機(jī)作為客戶端，設(shè)計(jì)一套視頻顯示窗口，可以對多個監(jiān)控窗口進(jìn)行分屏，并實(shí)現(xiàn)視頻存盤和回放功能 。 本方案 設(shè)計(jì)分為硬件和軟件兩大部分 。硬件部分 包括攝像頭和硬件開發(fā)平臺等；軟件部分包括系統(tǒng)級軟件與用戶級軟件等。 攝像頭的選擇 攝像頭是由鏡頭、傳感器、數(shù)字信號處理器 (DSP)、連線、電路板及阻容等周邊器件構(gòu)成，其中最關(guān)鍵的是鏡頭，傳感器和 DSP。選擇標(biāo)準(zhǔn)是以清晰度高，usb usb 攝像頭 開發(fā)板 無線模塊 客戶機(jī) 顯示界面 Vcan Studio 圖像流暢的為好。 鏡頭是對光線的最重要部位。一般按照材料分主要有 3 種：玻璃鏡片、塑膠鏡片和化合物的。玻璃鏡片是最好的，其通光系數(shù)大，一般好的鏡頭的通光口徑也會做的較大，在光線不是很好的時候也可以得到較好的效果，但是價格要高點(diǎn)。塑膠的通光要差點(diǎn)，但是價格便宜，就這點(diǎn)也得到了一些中低端 用戶 的認(rèn)可。而化合物的鏡頭比較少。綜合考慮，本方案 中選用的攝像頭鏡頭是塑膠鏡片的。 傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，目前市場見到的主要有兩種：一種是 CCD，一種是 CMOS。 CCD 是一種特殊的半導(dǎo)體材料。它是由大量獨(dú)立的光敏元件組成，每個光敏元件也叫一個像素。這些光敏元件通常是按矩陣排列的，光線透過鏡頭照射到 CCD 上，并被轉(zhuǎn)換成電荷，每個元件上的電荷量取決于它所受到的光照強(qiáng)度。當(dāng) CCD 工作時，將各個元件的信息傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器上，模擬電信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后變成數(shù)字信號，數(shù)字信號以一定格式壓縮后存入緩存內(nèi) ，然后圖像數(shù)據(jù)根據(jù)不同的需要以數(shù)字信號和視頻信號的方式輸出。 CMOS 主要是利用硅和鍺這兩種元素做成的半導(dǎo)體，通過 CMOS 上帶負(fù)電和帶正電的晶體管來實(shí)現(xiàn)基本的功能。這兩個互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。 CCD 成像像素高，清晰度高，色彩還原系數(shù)高，速度對光線要求不高，但是由于技術(shù)壟斷、制造工藝復(fù)雜、成品率低，其造價非常昂貴，功耗大，經(jīng)常應(yīng)用在高檔次數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)中；而 CMOS 在成像方面稍微差一些，特別光線差時，速度較慢，但是其價格低廉，并且 CMOS 針對 CCD 最主要的優(yōu)勢就是非常省電， 不像由二極管組成的 CCD， CMOS 電路幾乎沒有靜態(tài)電量消耗，只有在電路接通時才有電量的消耗，一般應(yīng)用在低檔相機(jī)，數(shù)碼攝像頭和玩具中。綜合考慮，本系統(tǒng)中使用的傳感器是 CMOS。 目前用于攝像頭的 DSP 主要有中國中芯微公司 DSP 的芯片 (ZC0301P 和ZC0302P)和美國公司的 OV5ll+芯片。在國內(nèi)市場上的攝像頭基本上采用的是中芯微公司的芯片，而 OV51l+的芯片的攝像頭則比較難找到?？紤]到中芯微 的市場普及率，本方案 中采用了的中芯微 ZC0301P 芯片的攝像頭。 嵌入式處理器的選擇 ARM 即 Advanced RISC Machine 的縮寫，既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是嵌入式技術(shù)的名字。 ARM 處理器目前包括以下幾個系列： ARM7 系列， ARM9， ARM9E 系列， ARMl0E 系列， SecurCore系列， Intel 公司的 Xscale 和 StrongARM 等等。除了具有 ARM 體系結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)以外，每個系列的 ARM 微處理器都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。在所有的系列中， ARM ARM SecurCore、 ARMl0E 為 4 個通用處理器系列，每一個系列提供一套相對獨(dú)特的性能來 滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 SecurCore 系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 Xscale 系列性能高達(dá) 1200MIPS，功耗測量為 uW／ MHz，并且所有體系結(jié)構(gòu)兼容 。 本文的開發(fā)平臺使用基于 ARM9 核心的處理器， ARM9 系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供了最佳的性能： 1)5 級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。 2)提供 1． 1MIPS／ MHz 的哈佛結(jié)構(gòu)。 3)支持 32 位的高速 AMBA 總線接口。 Vcan Studio 4)全性能的 MMU，支持 WindowsCE、 Linux、 Palm OS 等各種主流嵌入式操作系統(tǒng)。 5)MPU 支持 實(shí)時操作系統(tǒng)。 6)支持?jǐn)?shù)據(jù) Cache 和指令 Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理 能力。 本方案 采用的是 Samsung公司推出的 16／ 32位的 RISC處理器 S3C2440,它是基于 ARM920T內(nèi)核的 32位 RISC處理器，主頻可達(dá) 203M：帶獨(dú)立的 16KB指令 cache和 16KB 數(shù)據(jù) cache， MMU 虛擬內(nèi)存管理單元，使得程序運(yùn)行以及數(shù)據(jù)存儲更加高效。并可以支持 WINCE． 、 Linux 和 uCOSII 等多種業(yè)內(nèi)主流的操作系統(tǒng)。同樣它還采用了一種叫做 Advanced Microcontroller BusArchitecture(AMBA)新型總線結(jié)構(gòu)。 在時鐘方面 S3C2440 也有突出的特點(diǎn)，該芯片集成了具有日歷功能的 RTC 和具有 PLL(MPLL 和 UPLL)的芯片時鐘發(fā)生器。 MPLL 產(chǎn)生主時鐘，能夠使處理器工作頻率最高達(dá)到 203MHz。這個工作頻率能夠使處理器輕松運(yùn)行 WINCE． 、 Linux等操作系統(tǒng)以及進(jìn)行較為復(fù)雜的信息處理。 UPLL 產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)主從 USB 功能的時鐘。 S3C2440 將系統(tǒng)的存儲空間分為 8 組 (Bank)，每組的大小是 128MB，共 1GB。Bank0 到 Bank6 都采用固定的 Bank 起始尋 址，用于 ROM 或 SRAM。 Bank7 具有可編程的 Bank 的起始地址和大小，用于 ROM、 RAM 或 SDRAM。所有的存儲器 Bank都具有可編程邏輯的操作周期，支持外部等待信號延長總線周期。 S3C2440 支持從 NAND Flash 啟動， NAND Flash 具有容量大、比 NORFlash 價格低等特點(diǎn)。若系統(tǒng)采用 NAND Flash 與 SDRAM 相結(jié)合的方式，可以獲得非常高的性價比。可以將引導(dǎo)代碼和操作系統(tǒng)鏡像存放在外部的 NANDFlash 中，并從NAND Flash 啟動。當(dāng) S3C2440 在這種模式下上電復(fù)位時，內(nèi)置的 NAND Flash 控制器將訪問控制接口，將 NAND Flash 存儲器里 4K 大小的引導(dǎo)代碼自動加載到S3C2440 內(nèi)部的 SRAM 緩沖器中運(yùn)行，這個 4K 的引導(dǎo)代碼需將 NAND Flash 的操作系統(tǒng)鏡像加載到 SDRAM 中，在引導(dǎo)代碼執(zhí)行完畢后跳轉(zhuǎn)到 SDRAM 執(zhí)行，這樣操作系統(tǒng)就能夠在 SDRAM 中運(yùn)行了。 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇 目前廣泛應(yīng)用的 EOS 產(chǎn)品包括 VxWorks、 pSOS、 PalmOS、 Nucleus 和 WinCE等商用嵌入式操作系統(tǒng)。但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其 高昂的價格使許多低端產(chǎn)品的小公司望而卻步而且源碼封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性。另外，結(jié)合我國國情，當(dāng)前國家對自主操作系統(tǒng)的大力支持，也為源代碼開放的Linux 的推廣提供了廣闊的發(fā)展前景。 由于 Linux 使用 GPL(GNU General Public License)，所以對將 Linux 定制于 PDA 或者其他移動設(shè)備的人都可以從 Intemet 上免費(fèi)下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，并開始移植或開發(fā)。 Linux 用于嵌入式領(lǐng)域的優(yōu)勢具體表現(xiàn)如下： 1)可應(yīng)用于多種硬件平臺。 Linux 已經(jīng)被移植到多種硬件平臺，這對受開銷、時間限制的研究與開發(fā)項(xiàng)目是很有吸引力的?？梢栽跇?biāo)準(zhǔn)平臺上開發(fā)然后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開發(fā)過程。 2)Linux 可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關(guān)系。唯一的限制是開發(fā)者必須做出對 Linux 社區(qū)有益的改動。 Vcan Studio 3)它是免費(fèi)的，源代碼可以得到，這是最有吸引力的地方。毫無疑問，這會節(jié)省大量的開發(fā)費(fèi)用。 4)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)支持，微內(nèi)核直接提供網(wǎng)絡(luò)支持，而不必像其他操作系統(tǒng)要外掛 TCP／ IP 協(xié)議包。 5)Linux 高度模塊化使添加部件非常容易