【正文】 al bootloader，即通用bootloader，是遵循GPL條款的開放源代碼項目。stage1中一般執(zhí)行CPU體系結(jié)構(gòu)方面的的代碼，如設備初始化代碼等操作，并且為了提高執(zhí)行的效率，這部分代碼需要用匯編語言來實現(xiàn)。通常多階段的BootLoader能提供更為復雜的過程，并且有更好的可移植性。目標機與主機之間傳送文件時，可以使用串口xmodem/ymodem/zmodem協(xié)議，它們使用簡單，但傳輸速度較慢；或者是用網(wǎng)絡通過TFTP/NFS協(xié)議來傳送，此時主機上要開啟TFTP、NFS服務。這種模式是Bootloader 的正常工作模式，因此在產(chǎn)品推出到市場上的時候，Bootloader必須工作在這種模式下。（1）啟動加載（Boot loading）模式：這種模式也稱為“自主”（Autonomous）模式。這只對開發(fā)人員有意義，用戶使用產(chǎn)品時是不用連接串口來控制Bootloader的。其中包含四部分內(nèi)容：Bootloader、內(nèi)核的啟動參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像。 BootLoader的實現(xiàn)通常嚴重地依賴于具體的硬件，由于嵌入式系統(tǒng)中硬件的差別很大，所以不可能有一個Bootloader支持所有的電路硬件。嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒有像PC機的BIOS那樣的固件程序，因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務就完全由Bootloader來完成。l 在主機上建立根文件系統(tǒng)，編譯后通過網(wǎng)絡掛載或下載到目標板。構(gòu)建基于Linux系統(tǒng)的目標板一般分三個步驟[20]：l 在主機上移植Bootloader，編譯后下載到目標板。例如，可以通過TFTP下載Linux內(nèi)核，通過NFS安裝根文件系統(tǒng)等，而不需要直接寫到目標板的存儲介質(zhì)中。根據(jù)現(xiàn)有的實驗環(huán)境，本文選用連接式設置，在這種設置下所有數(shù)據(jù)都是通過連接來傳送的。分析了ARM技術(shù)和本文所選取的芯片S3C2440A，然后給出了視頻采集系統(tǒng)的整體硬件構(gòu)架。本文所選的攝像頭為支持UVC驅(qū)動的USB攝像頭，網(wǎng)卡接口為采用DM9000 網(wǎng)絡芯片的100M以太網(wǎng) RJ45 接口。其主要硬件設備[18]： 系統(tǒng)主要硬件列表 List of major hardware硬件描述CPU處理器Samsung S3C2440ASDRAM內(nèi)存64M SDRAMFLASH存儲256M Nand Flash 2M Nor Flash接口和資源一個以太網(wǎng)接口 三個串口 兩個USB口 一個TJAG接口系統(tǒng)晶振12M無源晶振： Mini2440開發(fā)板布局圖 The mini440 board layout diagram。本文選用三星公司的S3C2440處理器，由于其采用FBGA封裝，因此為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性一般需要設計六層的PCB板。S3C2440A采用的是ARM920T內(nèi)核，因此具有5級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率非常高；ARM920T在ARM9TDMI的基礎之上增加了全性能的MMU、16K的數(shù)據(jù)Cache和16K的指令Cache、寫緩沖區(qū)（write buffer）、Write PA Tag RAM、32位的高速AMBA總線等構(gòu)件；，支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集，支持32位的高速AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）總線接口。S3C2440A提供了全面的、通用的片上外設，可極大的減小系統(tǒng)的成本：，同時帶有16KB的指令Cache和16KB的數(shù)據(jù)Cache/MMU；外部存儲控制器（SDRAM控制和片選邏輯）；提供3個UART通道（，64字節(jié)發(fā)送FIFO及64字節(jié)接收FIFO）；IICBUS總線接口(支持多master)；1通道IISBUS音頻編解碼器接口；具有片內(nèi)PLL時鐘發(fā)生器；兩路USB Host控制器和一路USB Device控制器()；130個通用I/O端口和24通道外部中斷源。每個都是由具有8字長的行組成。ARM920T 實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard 高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。S3C2440A基于ARM920T的內(nèi)核， 的CMOS標準宏單元和存儲器單元。該芯片是專門為手持設備和一般類型應用所提供的一款低功耗、低價格、高性能的微處理器[15]，主頻400M，最高533Mhz。在所有的寄存器中，有些是各模式共用同一個物理寄存器；有一些寄存器是各模式擁有自己獨立的物理寄存器。在7種不同的處理器模式下，ARM處理器在每一種處理器模式中有一組相應的寄存器組。期中包括程序計數(shù)器（PC）在內(nèi)的31個通用寄存器都是32位的。在特權(quán)模式中，除了系統(tǒng)模式，其他的5種模式又稱為異常模式（Exception Modes）。ARM處理器共有7種不同的運行模式[13]。據(jù)統(tǒng)計，在32位RISC微處理器市場基于ARM技術(shù)的微處理器應用占據(jù)了75%以上的份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面[11]。嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，一般具有如下幾個特點[10]：支持實時多任務的操作系統(tǒng)，較短的中斷響應時間；對存儲區(qū)具有很強的保護功能；可擴展行較強；低功耗。嵌入式系統(tǒng)作為一類特殊的計算機系統(tǒng)，同樣具有CPU、內(nèi)存、外存以及外部接口等。指出論文研究的成果，總結(jié)所做工作的不足和對以后改進的展望。完成系統(tǒng)各模塊的整合，分析了系統(tǒng)的輸入/輸出模塊，最后對系統(tǒng)進行了測試。實現(xiàn)嵌入式Linux環(huán)境下視頻數(shù)據(jù)采集、壓縮和網(wǎng)絡傳輸模塊的編寫；針對語義檢索和非語義檢索的不足，提出了一種利用視頻標簽技術(shù)對監(jiān)控錄像進行檢索的方法。介紹了Bootloader的基本概念，對Uboot的整體結(jié)構(gòu)和啟動過程進行了詳細的分析，根據(jù)本系統(tǒng)所選擇的硬件對Uboot進行了移植，對如何移植、修改和編譯Linux內(nèi)核以及YAFFS文件系統(tǒng)也做了詳細的描述。介紹了三星公司的S3C2440A處理器以及系統(tǒng)的整體硬件架構(gòu)。主要介紹課題的研究背景和意義，概述了嵌入式系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，論文的主要研究工作和各章節(jié)安排。4．針對語義檢索和非語義檢索的不足，提出了一種利用視頻標簽技術(shù)對監(jiān)控錄像進行檢索的方法。3．建立嵌入式Web服務器。2．實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集和壓縮處理。本文的主要工作包括：1．建立基于嵌入式Linux的軟件開發(fā)平臺。在嵌入式設備終端上實現(xiàn)了視頻信號的采集、壓縮以及應用TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡傳輸。因此基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)必將具有良好的應用與發(fā)展前景，由它代替當前普遍應用的基于計算機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)將成為必然的趨勢[9]。這種結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)比傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)在性能上有了很大的提高，但同樣存在一些問題，如系統(tǒng)安裝十分復雜功、功耗和成本較高且系統(tǒng)不是很穩(wěn)定。計算機網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟，使基于計算機的多媒體監(jiān)控成為可能。由于其采用模擬方式傳輸，所以在傳輸距離上會有所限制，而且可監(jiān)控范圍狹小，只能應用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，如樓宇電梯監(jiān)控等；另外監(jiān)控視頻錄像只能在控制中心查看，而且監(jiān)控視頻無法長期保存，查詢也很麻煩。在計算機網(wǎng)絡技術(shù)未被廣泛應用以及數(shù)字圖像處理等理論研究尚未成熟以前，模擬監(jiān)控系統(tǒng)占據(jù)了監(jiān)控領域的主要位置。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，整個社會安防意識逐步增強。目前應用較廣泛的實時多任務操作系統(tǒng)有微軟公司的WindowsCE、WindRiver公司的VxWorks、以及開源的Linux等[7]。內(nèi)核中通常必須的基本部件包括進程的管理、內(nèi)存管理和進程間通信。對于實時性要求很高的系統(tǒng)，一般都需要實時操作系統(tǒng)。 （2）嵌入式操作系統(tǒng)：一般裝在處理器的內(nèi)存中，是嵌入式系統(tǒng)中極為重要的組成部分，完成嵌入式應用的任務調(diào)度和控制等功能，是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺。嵌入式處理器目前主要有PowerPC、MIPS、ARM系列等。硬件平臺的多樣性是嵌入式系統(tǒng)的一個重要的特征，目前據(jù)統(tǒng)計，全世界嵌入式微處理器的種類已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30幾個系列。 嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 嵌入式系統(tǒng)作為一類特殊的計算機系統(tǒng)，主要由3部分構(gòu)成：以嵌入式處理器為核心的硬件平臺、嵌入式操作系統(tǒng)和應用軟件系統(tǒng)組成[6]。 目前嵌入式系統(tǒng)正經(jīng)歷一個以Internet為標志的高速發(fā)展的階段。 第三個階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標志的嵌入式系統(tǒng)。但同樣存在一些問題，如通用性比較差、用戶界面不夠友好等。第二個階段的嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式CPU為基礎、以簡單操作系統(tǒng)為核心。這種嵌入式系統(tǒng)雖然使用簡便、價格很低，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶接口，因此已經(jīng)遠遠不能適應高效的、需要大容量存儲設備的現(xiàn)代化工業(yè)控制和多媒體技術(shù)等領域的需求。這種系統(tǒng)主要應用于一些專業(yè)性比較強的工業(yè)控制中，通常沒有操作系統(tǒng)的支持，通過匯編語言程序?qū)ο到y(tǒng)進行直接控制。嵌入式系統(tǒng)至今已經(jīng)有40多年的歷史，其技術(shù)的發(fā)展大致分為以下三個階段。因此，基于網(wǎng)絡的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著廣闊的應用領域和發(fā)展前景。嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以使視頻數(shù)據(jù)實現(xiàn)本地化采集壓縮處理，提高了服務器的性能，每一個監(jiān)控終端可以獨立的為多個客戶端服務，因此大大提高了監(jiān)控的范圍和質(zhì)量。此外，以數(shù)字化視頻監(jiān)控為基礎的智能視頻監(jiān)控技術(shù)也將獲得長足的發(fā)展。諾達咨詢發(fā)布的《視頻業(yè)務系列——視頻監(jiān)控業(yè)務綜合分析報告2010》顯示：目前網(wǎng)絡攝像機市場正在以超過100％的速度增長。當監(jiān)控現(xiàn)場出現(xiàn)異常行為時，監(jiān)控終端能及時向監(jiān)控人員發(fā)出警報，從而避免意外情況的發(fā)生。 52 Summary 53Chapter 5 Integration and Test Monitoring System 54 Input Module of Monitoring System 54 Output Module of Monitoring System 54 System Test 56Conclusions and Future Directions 58References 61Academic Papers Published During The Period of Degree 65Acknowledgements 67第1章 緒論 課題研究背景及意義隨著嵌入式技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù)等的發(fā)展，監(jiān)控技術(shù)也得到了迅速發(fā)展[1]。Time Tag 50 Video Retrieval Based on Semantic 50 Video RetrievalHandling 49 VideoB/S Mode 43 SOCKETSystemDesign 43 TheAlgorithm 41 Video DataIntroduced 39 Choice ofData Compression 39 Commonly UsedQueues of Video Capture 33 Achieve the Video CaptureV4L2 31 V4L2 28 Summary 30Chapter 4 Video Surveillance System Programming 31 Video CaptureRootDevelopment Board 23 Customto SuitTransplant of Uboot 13 Support boot both in Nand Flash and Nor Flash 20 PortingSystem 8 Summary 10Chapter 3 The Establishment of System Software Development Platform 11 Design of Bootloader 11 The ConceptProcessors 6 S3C2440A 7 Overall HardwareMultimedia Monitoring System 4 Network Monitoring Based on EmbeddedSystem Architecture 2 Development Status and Trends of Video Surveillance 3 Analog VideoSystems 1 Development of v4l2。 analyzes the method of video retrieval and hereby brings forward a technique of video label, which takes the motion image as an event label and then find out the position of the event in the video file accordingly.System consists of two parts: server and video surveillance client. Video surveillance server uses an embedded Linux operating system and Samsung S3C2440A processor as the core platform software and hardware systems. With the IE browser, clientside access to video surveillance servers and sent video surveillance requests to the server. After video surveillance server receives a client request, the system uses theV4L2 Linux video interface to capture image data, and then the video data usi