【正文】 0 12 3 ~ 0 i 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 f Y 3 4—567 V=2 P RR count 錢荷類型 (PT Message length _____________________SSRC of report sender ___________________________ SSRC of first source head from — __ RTP timestamp fraction lost Cumulative number of lost packets Extended highest sequence mumber received estimate RTP packet inter arrival time first Timestamp of last SR report received elapsed time since last SR report received Reception Report 圖 35 RTCP接收報告包頭格式 類似于 RTP數(shù)據(jù)包，每個 RTCP報文以固定的包頭部分開始，緊接著的是可變長結構元 素，類型不同長度也不同，但 總是 32位的整數(shù)倍，長度在固定部分的長度域中標明。 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 相關示意圖，直觀地描述了 RTcP包的打包結構、包格式等。 RTCP 協(xié)議 （ Realtime Control Transport Protocol) RTCP是和 RTP — 起使用的進行流量控制和擁塞控制的服務控制協(xié)議，它是 RTP的控制 協(xié)議，用于監(jiān)視網(wǎng)絡的服務質(zhì)量和數(shù)據(jù)接發(fā)雙方傳遞信息，負責管理傳輸質(zhì)量在當前應用進 程之間交換控制信息。對于一些大的數(shù)據(jù)塊，一個數(shù)據(jù)塊被分 成多個 RTP包，它們的時間戳相同。 時間戳 (Timestamp):犯位長度，是實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾畔?，它記錄了?shù)據(jù)塊第一字節(jié) 的 采樣時間，采樣時間是線性單調(diào)增長的，其時鐘頻率取決于 RTP幀的載荷類型。 RTP包頭的時間戳和順序號是該協(xié)議的精華之處，其詳細解釋如下： 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。 網(wǎng)絡層 (IP) 圖 32 RTP在 TCP/IP模型中的位置 應用層 傳輸層 RTP/RTCP UDP 9 它通常是采用 UDP/IP封裝數(shù)據(jù)包，將應用程序生成的音、視頻數(shù)據(jù)被封裝在 RTP信息 包中，每個 RTP信息包被封裝在 UDP消息段中，然后再封裝在 IP數(shù)據(jù)包中，完成音、視頻 數(shù)據(jù)的實時傳輸，因此 RTP有著 UDP傳輸?shù)膬?yōu)點。 RTP協(xié)議位于 UDP之上，在功能上獨立于下面的傳輸層 (UDP)和網(wǎng)絡層，但不能單獨作 為一個層次存在。 2) RTCP協(xié)議 (實時傳輸控制協(xié)議 )，用來控 制服務質(zhì)量。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)務的服務質(zhì)量，為了支持網(wǎng)絡實時傳輸服務、 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。 3) 網(wǎng)絡流量小、速度快： UDP對接收到的數(shù)據(jù)報不發(fā)送確認信號，發(fā)送端不知道數(shù)據(jù) 是否被正確接收，也不會重發(fā)數(shù)據(jù)，這樣減少了網(wǎng)絡流量并且傳輸速度也比 TCP更快。相對于 TCP來說， UDP有如下優(yōu)點： 1) 時延小 ： UDP傳送數(shù)據(jù)前并不與對方建立連接，數(shù)據(jù)的傳輸不需要經(jīng)過 “三次握手 ” ， 發(fā)送完畢后也不需要釋放鏈接，因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時延。無連接服務是郵政系統(tǒng)服務的抽象。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。為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，人們將 TCP用于 IP數(shù)據(jù)的傳輸，以提高接收端的檢錯和糾錯能力。 TCP 協(xié)議 （ 傳輸控制協(xié)議 /Transport Control Protocol) 圖 31基本視頻網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng) 8 TCP/IP協(xié)議最初是為非實時數(shù)據(jù)業(yè)務而設計的。所以為了 保證基于網(wǎng)絡的數(shù)字視頻傳輸?shù)膶崟r性和圖像的質(zhì)量，傳輸層協(xié)議的選擇是整個設計和實現(xiàn) 的關鍵關鍵之一。網(wǎng)絡層是將數(shù)據(jù)打包，選擇 適當?shù)穆酚蓪?shù)據(jù)傳送，使用 IP協(xié)議，傳輸層的任務是根據(jù)子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡資 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 。 一個基本的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)模型如圖 31所示。因此，在有效利用現(xiàn) 有網(wǎng)絡資源基礎上，為了能提供較好的視頻傳輸質(zhì)量，采用何種網(wǎng)絡傳輸協(xié)議是解決該問題 的關鍵所在；數(shù)字視頻的海量信息，如果不經(jīng)過壓縮，將會浪費大量的資源，甚至造成系統(tǒng) 毫無意義。系統(tǒng)結構如圖 21所示。 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 主機和目標機的開發(fā)模式，在 PC上開發(fā)完，編譯成功后下載到目標機運行的模式。系統(tǒng)結構如圖 21所示。 4) 為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片中，而不是 存貯于磁盤等載體中。這一點就決定了它必然是一個技術密集、不斷創(chuàng)新的知識密集型系統(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)設計趨于小型化， 移動能力大大增強。 其實，嵌入式系統(tǒng)是一個外延極其廣泛的名詞，但凡與產(chǎn)品相結合的，具有嵌入式特點的系統(tǒng) 都可以看作嵌入式系統(tǒng)，如一個手持 MP3，一個微型工業(yè)控制計算機都可以稱作嵌入式系統(tǒng)。 3) 嵌入式系統(tǒng)要求對軟硬件可以裁減，以適合各種需求。對于這個定義，可以從如下幾個方面來解讀： 1) 嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用的 (特別是面向行業(yè)的應用 )，必須與具體的行 業(yè)應用背景相結合，必須具有很強的專用性，而且必須可以根據(jù)實際需要合理裁減、利用。 這是從應用上加以定義的，而目前國內(nèi)普遍被認同 的定義是：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減適合應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成 本、體積、以及功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 PC端，我們所只需其能上網(wǎng)，并且?guī)в袨g覽器即可。另外在 Linux下有很多優(yōu)秀的 Web服務器，如 Boa， 我們僅需移植到 EduKitIV平臺上。這里采用的攝像頭是中星微 ZC0303， 采用的 USB接口， USB驅(qū)動 Linux內(nèi)核已支持，另外中星微的驅(qū)動我們不難移植。 4 服務端我們需要移植 Linux到目標平臺上，這里我們采用的目標平始是 EduKitIV教學平臺。而且每個攝像機都是獨立 工作，獨立傳輸，它們之間不存在任何的隸屬關系，各個單元都能獨立完成各自的任務而不受其它 單元的干預，同時，各個單元之間也能較好的保證在線擴展、在線維護和容錯，可靠性高，符合網(wǎng) 絡測控的要求。這樣我們就可以通過瀏覽器訪問網(wǎng)關服務器，來得到攝 像機以及其它設備的信息。 客戶機 /服務器結構 (即 c/s結構 )，包括一個客戶端程序和一個 服務器程序 (運行在被控制的計算 機端 )。由于把視頻采集壓縮和 Web功能集成到一個設備內(nèi)直接連入 網(wǎng)絡，達到即插即看，省掉很多復雜的電路，安裝也很方便 (僅需設置 IP地址 )，用戶無需使用專用 軟件，在具有網(wǎng)絡接口的地方都可以直接使用。而且，用戶還可以控制云臺從而對鏡頭的動作 或?qū)ο? 統(tǒng)進行配置操作。 系統(tǒng)的主體設計思想是將視頻前端和嵌入式 Web服務器整合在一起，攝像頭傳送來的視頻信號 經(jīng)過壓縮后，通過內(nèi)部總線傳送到內(nèi)置的 Web服務器。 4) 其他方案。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)絡傳輸。方案的主 要缺點是：由于有兩個主要的芯片，設計、調(diào)試、使用較難，系統(tǒng)成本偏高。 2) DSP處理器 +嵌入式處理器。該方案中由視頻采集芯片完成圖像的預處理，由 DSP完成圖像 的編碼：基于 MPEG MJPEG標準的壓縮，經(jīng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡傳輸。 目前，國內(nèi)在這方面的研究剛剛起步，隨著數(shù)字技術的發(fā)展、圖像數(shù)字壓縮編碼技術及標準的 改進、芯片成本的不斷下降、從事研究的單位越來越多。例如利用背景差分 算法在圖像處理中，控制運動模塊使攝像機可以跟蹤信息庫中的目標網(wǎng)等。 目前，國內(nèi)外對基于嵌入式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究，一般集中于嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計、 嵌入式操作系統(tǒng) 的研究、視頻圖像的網(wǎng)絡傳輸以及視頻圖像處理等幾個方面。在越來越多的 原有行業(yè)應用中，這種革命性的技術正在逐步取代傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，在提高安全性的同時也進一步 的降低了成本；而在許多新的應用領域，它還是第一次用到，也因此開創(chuàng)和激發(fā)了許多新的市場。網(wǎng)絡攝像機在 2021年將占到市場的一半份額， 2021 2 年，全球網(wǎng)絡視頻市場將有望達到 7億 9千萬美元?？此陌l(fā)展勢頭，人們不難預見到它的 光輝前景；隨著數(shù)字化的理念的逐漸深入人心，在不遠的將來，它一定會取代模擬產(chǎn)品。 而在這 2， 000萬臺中，超過 1， 500萬臺是 2021年出售的。只要 是網(wǎng)絡可以到達的地方就一定可以實現(xiàn)視頻監(jiān)控和記錄，并且這種監(jiān)控還可以與很多其它類型的系 統(tǒng)進行完美的結合。 IP是 Inter Protocol (因特網(wǎng)協(xié)議 ） 的縮寫，它是通過計算機網(wǎng)絡進行交流的最常用的協(xié)議 之一。 對本課題的研究，即對結合了嵌入式、網(wǎng)絡、圖像處理與數(shù)字視頻技術于一體的嵌入式網(wǎng)絡視 頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究，意義明顯，不但有助于我們解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的缺點，提高監(jiān)控系統(tǒng)功能，而 且更是有實際意義，例如，國際反恐形勢、 2021奧運、國內(nèi)城鎮(zhèn)化與城市建設、部分應用領域安全 事故頻發(fā)等，這些方面都需要有新一代的監(jiān)控系統(tǒng)保證。計算機技術 和多媒體技術的迅速發(fā)展，以及自動控制和多媒體技術也融入到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控技術也得到 了迅速發(fā)展。而這些都離不開嵌入式系統(tǒng)技術的 應用。而且，隨著智能化、信息化和網(wǎng)絡 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，這預示著嵌入式系統(tǒng)技術將會獲得 更為廣闊的發(fā)展空間。a基于 ARM的嵌入式 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)1 目錄 基于 ARM的嵌入式 1 網(wǎng) 絡 視 頻 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 設 計 與 實 現(xiàn) .............................................................................. 1 目錄 .......................................................................... 1 一、 緒論 ..................................................................... 1 研究意義 ..................................................................................................................... 1 市場需求 ..................................................................................................................... 1 目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外常見方案設計 ....................................................................... 2 系統(tǒng)設計目標 .............................................................................................................. 3 技術可行性 ................................................................................................................. 4 二、 嵌入式系統(tǒng)介紹 .......................................................... 5 ....................................................................................................................................... 嵌入式系統(tǒng)定義 ........................................................................