【正文】 參考文獻(xiàn) 23附 錄 245賀州學(xué)院本科畢業(yè)論文1 緒 論 課題背景和意義嵌入式技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的融合，在后PC時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，使得嵌入式技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了基于嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為信息產(chǎn)業(yè)，管理行業(yè)、監(jiān)控行業(yè)提供了快捷、高效、廉價(jià)的服務(wù)。但是就目前狀況而言，雖然擁有了搭建這些應(yīng)用服務(wù)的基本技術(shù)支持，但是目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)視頻還存在應(yīng)用不夠廣泛，形式單一，功能簡(jiǎn)單，應(yīng)用軟件普及率低等特點(diǎn)。再加上在很多實(shí)際應(yīng)用中并不一定需要進(jìn)行實(shí)時(shí)活動(dòng)的圖像傳輸，只要在相隔一定時(shí)間內(nèi)傳輸一幅靜止的圖片或者有意義有必要的時(shí)刻傳輸靜止圖像在來(lái)供監(jiān)控人員分析即可。 監(jiān)控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展從技術(shù)角度出發(fā)大概劃分為三個(gè)階段：第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)，到第二代基于“PC＋多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(DVR)，到第三代完全基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IPVS) [1]。例如，攝像機(jī)通過(guò)專(zhuān)用同軸纜輸出視頻信號(hào)[2]。雖然具有良好的實(shí)時(shí)性和圖像質(zhì)量。因此模擬監(jiān)控只適合小范圍的監(jiān)控使用，使用的范圍在一兩千米范圍內(nèi)。錄像質(zhì)量隨拷貝數(shù)量增加而降低。（4）形成不了有效的聯(lián)動(dòng)報(bào)警，由于模擬監(jiān)控系統(tǒng)的各部分是獨(dú)立動(dòng)作，彼此間的協(xié)議和動(dòng)作難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。這類(lèi)監(jiān)控系統(tǒng)功能較強(qiáng)，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。 　　（2）有限可擴(kuò)展性，DVR典型限制是一次最多只能擴(kuò)展16個(gè)攝像機(jī)。 （4）有限遠(yuǎn)程監(jiān)視/控制能力，您不能從任意客戶機(jī)訪問(wèn)任意攝像機(jī)。 基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IPVS)基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這是未來(lái)的監(jiān)控系統(tǒng)潮流。該系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)是攝像機(jī)內(nèi)置Web服務(wù)器，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并直接提供以太網(wǎng)端口。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接使用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的圖像信息，還可以通過(guò)授權(quán)的方式控制遠(yuǎn)程目標(biāo)攝像頭?；贗P網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)克服了上述兩種監(jiān)控系統(tǒng)的局限性，擁有下述優(yōu)點(diǎn)：(1)不受距離限制，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，距離不受限制，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方即可。(2)易于升級(jí)與全面可擴(kuò)展性，能夠利用現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，輕松添加更多攝像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可復(fù)用，避免重新布線。(4)成本和功耗低，服務(wù)器采用低廉的嵌入式處理器，客戶端只需通過(guò)瀏覽器即可進(jìn)行監(jiān)控。由于在集成電路、圖像壓縮技術(shù)及數(shù)字通信的發(fā)展，歐美國(guó)家在這行業(yè)領(lǐng)域中占有比較明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。他們的監(jiān)控系統(tǒng)智能程度很高，醫(yī)療精密監(jiān)控，車(chē)牌及特征識(shí)別，運(yùn)動(dòng)軌跡判斷，人臉體態(tài)識(shí)別等。而國(guó)內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方面相對(duì)落后，在高端攝像機(jī)等核心技術(shù)較薄弱，科技含量較高的產(chǎn)品以進(jìn)口為主，國(guó)內(nèi)代表性的公司中興，豐林等研發(fā)的系統(tǒng)可靠性差，網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性差。 本文的研究?jī)?nèi)容和主要工作 本文的主要工作本文在設(shè)計(jì)基于嵌入式Linux的圖像監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程中，主要做了以下幾個(gè)工作：(1)交叉編譯環(huán)境的建立和Bootloader的移植。 (3)linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)和USB驅(qū)動(dòng)程序的移植。 (5)實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸模塊的移植。 本文的擬解決的主要問(wèn)題(1)通用USB攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)和移植。(3)通過(guò)分析采集到的圖片進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控。(2)擴(kuò)展性強(qiáng)，可適用市場(chǎng)上的通用USB攝像頭，可適用通用的瀏覽器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程控制。(4)成本和功耗低，采用開(kāi)源的linux系統(tǒng)，使用功耗極低但性能優(yōu)越的ARM9處理器，使系統(tǒng)的成本和功耗降到了最低。圖21系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖21所示，整體分為兩大部分：系統(tǒng)前臺(tái)和系統(tǒng)后臺(tái)。內(nèi)有三個(gè)主要服務(wù)組件，其中APACHE服務(wù)器負(fù)責(zé)與用戶通過(guò)HTTP通信，用戶要使用瀏覽器處理視頻，只需要登錄瀏覽器便可，在這里最好是使用FIRFOX，因?yàn)樗鼘?duì)HTTP視頻流支持最好。 硬件選型 系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選擇三星公司的S3C2440作為核心處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，采用USB攝像頭實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)傳輸，系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)如圖22所示。圖22 系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)圖 硬件模塊選型微處理器采用三星公司的S3C2440，S3C2440是一款內(nèi)部集成了ARM公司ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式處理器，主要面向高性能、低功耗的應(yīng)用。為了處理圖像數(shù)據(jù)，CPU工作頻率可達(dá)400MHz。 硬件接口設(shè)計(jì) SDRAM和FLASH接口設(shè)計(jì)(1) SDRAM:系統(tǒng)外接了兩片64M bytes的SDRAM芯片（型號(hào)為HY57V561620FTP）,一般稱(chēng)之為內(nèi)存，并接在一起形成32bit的總線寬度，其物理啟始地址為0x30000000。圖23 SDRAM接口圖(2)FLASH:系統(tǒng)采用NAND Flash，型號(hào)為K9F1G08，大小為128M。其接口電路如圖24所示。100M網(wǎng)絡(luò)接口如圖25所示。USB Host接口如圖26所示。(2) RS232模塊:直接從CPU引出后，使用RS232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，使用直連線與PC機(jī)相互通信，用于下載調(diào)試程序使用。3 嵌入式LINUX系統(tǒng)平臺(tái)的搭建 交叉編譯環(huán)境的建立由于嵌入式系統(tǒng)不是通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，硬件資源受到很大的限制，因此運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)裁剪和定制之前，需要在強(qiáng)大的宿主機(jī)上建立一個(gè)交叉編譯環(huán)境，用于目標(biāo)機(jī)[5]。 Bootloader的移植BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。由于BootLoader 的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于 CPU 的體系結(jié)構(gòu)，因此Bootloader在stage1和stage2 需要做的工作如下。 ② 為加載 Boot Loader 的 stage2 準(zhǔn)備 RAM 空間。 ④ 設(shè)置好堆棧。 (2)stage2通常包括以下步驟(以執(zhí)行的先后順序)：① 初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。 ③ 將 kernel 映像和根文件系統(tǒng)映像從 flash 上讀到 RAM 空間中。 ⑤ 調(diào)用內(nèi)核。 。以下是移植內(nèi)核的步驟(1)獲取linux內(nèi)核源代碼，解壓內(nèi)核源代碼。然后執(zhí)行:make s3c2410_defconfigmake (3)克隆建立自己的目標(biāo)平臺(tái)：①修改機(jī)器碼：。③修改Nand Flash分區(qū)： gedit arch/arm/plats3c24xx/static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {[0] = {.name = supervivi, ；這里是bootloder所在分區(qū).size = 0x00040000,.offset = 0,},④從SMDK2440到MINI2440:。編譯內(nèi)核，最后生成zImage。執(zhí)行make menuconfig General setup ；配置目標(biāo)版體系 S3C2440 Machines MINI2440 development board Device Drivers ；配置DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng) Network device support Ethernet(10 or 100Mbit) DM9000 Device Drivers ；配置USB攝像頭 Multimedia devices Multimedia support Video capture adapters （NEW） V4L USB devices (NEW) GSPCA based webcams 選擇所有的攝像頭類(lèi)型 把所有結(jié)構(gòu)設(shè)備添加到目標(biāo)平臺(tái)設(shè)備集中：Static struct platform_device *mini2440_devices[]_initdata = { amp。s3c_device_rtc, amp。s3c_device_i2c0, amp。mini2440_device_eth, amp。 文件系統(tǒng)的制作嵌入式linux系統(tǒng)可使用的文件系統(tǒng)有多種，比如CRAMFS、JFFSYAFFS2等[6]。雖然功能少，但速