【正文】 ............................................................ 42 數(shù)據(jù)壓縮流程 ...................................................................................................... 42 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送視頻流 ..................................................................................................... 44 SOCKET 網(wǎng)絡(luò)編程 ............................................................................................. 44 視頻數(shù)據(jù)發(fā)送 ...................................................................................................... 46 嵌入式 Web 服務(wù)器的設(shè)計(jì) ..................................................................................... 48 boa 移植 ............................................................................................................... 49 CGI 技術(shù) .............................................................................................................. 50 本章小結(jié) ................................................................................................................. 51 6 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果 .................................................................................................. 52 調(diào)試 平臺(tái)及硬件 ..................................................................................................... 52 系統(tǒng)調(diào)試過程 ......................................................................................................... 52 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ................................................................................................................. 54 遠(yuǎn)程顯示圖像 ...................................................................................................... 54 7 總結(jié)與展望 .................................................................................................................. 55 工作總結(jié) ................................................................................................................... 55 研究工作展望 ........................................................................................................... 55 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 56 致 謝 ................................................................................................................................ 58 附錄 A OV9650 芯片驅(qū)動(dòng)程序 ................................................................................... 59 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁(yè) 共 62 頁(yè) 1 緒論 引言 在信息時(shí)代的今天，隨著人們對(duì)于系統(tǒng)性能和成本控制要求的不斷提高，嵌入式系統(tǒng)以其優(yōu)良的性價(jià)比和獨(dú)特的便利性越來越贏得人們的青睬。尤其是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在銀行、港口監(jiān)控、城市交通管理、酒店安全保衛(wèi)等各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，由于以往各種系統(tǒng)的種種局限性，集成化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍然有著廣闊的市場(chǎng)前景 [1]。 研究背景、目標(biāo)和意義 課題研究的背景 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是需要信息廣泛交流的企業(yè)生產(chǎn)與管理的必備系統(tǒng)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用己經(jīng)越來越廣泛。 在計(jì)算機(jī)未被廣泛應(yīng)用以及數(shù)字視頻等理論研究尚未成熟以前，傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)占據(jù)了監(jiān)控領(lǐng)域的主要位置。 隨著網(wǎng)絡(luò)、通信和數(shù)字信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，監(jiān)控系統(tǒng)的組成模式也在快速變化和發(fā)展中，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合催生了全新的基于嵌入式web 的監(jiān)控系統(tǒng)。基于嵌入式 web 監(jiān)控系統(tǒng)由于把視頻處理和 web 功能集成到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入以太網(wǎng)，達(dá)到即插即看，省掉很多復(fù)雜的電纜，安裝方便，用戶無需專用軟件。 視頻監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 近三十年來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速，總體來看分為以下三代 [4] ： 第一代是模擬監(jiān)控時(shí)代。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控前端、傳輸設(shè)備、控制設(shè)備以及顯示 設(shè)備幾個(gè)部分組成。傳輸設(shè)備一般為傳輸視頻的同軸電纜，遠(yuǎn)距離傳輸可采用模擬光纖或者利用光端機(jī)進(jìn)行傳輸。顯示設(shè)備主要包括圖像的監(jiān)視器、報(bào)警指示設(shè)備等。監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。 第二代是半數(shù)字時(shí)代。由于傳輸依舊采用傳統(tǒng)的模擬視頻電纜，所以就叫做第二代半模擬半數(shù)字本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 PC 機(jī)需專人管理，操作較為繁瑣。 第三代是全數(shù)字時(shí)代 [6]。近兩年隨著遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)被越來越多的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來越高 :操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)可靠、多功能、數(shù)字化、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)正越來越多地受到人們的矚目 ,基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控 系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其優(yōu)點(diǎn)在于能實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)上互聯(lián)互通及授權(quán)客戶直接訪問，便于構(gòu)建系統(tǒng)及方便聯(lián)網(wǎng)，缺點(diǎn)是實(shí)用性較差，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，費(fèi)用高，而且現(xiàn)場(chǎng)不能脫離 PC機(jī)；另一種是通過在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置視頻網(wǎng)絡(luò)編碼器，將模擬視頻編碼后上網(wǎng)傳輸，并在監(jiān)控端設(shè)置的對(duì)應(yīng)解碼器上將網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號(hào)解碼后進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)采用的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)品主要包括 :網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻接入器等?？刹捎昧髅襟w技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸。 嵌入式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況如下 [7]:在國(guó)外，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要為個(gè)人用戶提供安全系統(tǒng)方案，基本定位在個(gè)人和住宅應(yīng)用方面。比如索尼公司的 SVCVLION，松下公司的 KXHCM130，三星公司的 SNC100P，瑞典的 AXIx系列等，這些產(chǎn)品性能普遍較好，但是價(jià)格也很昂貴，國(guó)內(nèi)用戶大多無法承受。國(guó)內(nèi)的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要集中在行業(yè)應(yīng)用，如公安、交通、金融、樓宇等領(lǐng)域，行業(yè)應(yīng)用已成為國(guó)內(nèi)視頻監(jiān)控市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。尤其在當(dāng)今的社會(huì)，平安城市建設(shè)已經(jīng)成為社會(huì)治安防控體系的重頭戲之一，也是構(gòu)建“和諧社會(huì)”的重要舉措。廣闊的市場(chǎng)前景伴隨著各項(xiàng)新技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，這使得嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。在許多安防場(chǎng)合，諸如電力、銀行、交通、鐵路、軍事設(shè)施等安全性較高的企業(yè)生產(chǎn)與管理中，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可方便地監(jiān)測(cè)和控制突發(fā)事件的發(fā)生。 基于 ARM 和 Linux 的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)正好克服了這些局限性 [9]： I．?dāng)?shù)字視頻采用硬件編解碼，大大提高了圖像壓縮質(zhì)量和穩(wěn)定性。 III．?dāng)?shù)字化存儲(chǔ)成為可能，經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在磁盤上，方便查詢。數(shù) 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁(yè) 共 61 頁(yè) 字視頻監(jiān)控系統(tǒng)所包含的核心技術(shù)可以歸納為以下三個(gè)方面：數(shù)字視頻編解碼技術(shù)，高效大容量存儲(chǔ)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)．因此研究方向主要集中在以下幾個(gè)方面： ?MPEG4 視頻壓縮編碼技術(shù)的研究。分別編碼后，再經(jīng)過復(fù)用傳輸?shù)浇邮斩耍缓笤賹?duì)不同的對(duì)象解碼，最后組合成所需的視頻和音頻。 ?高效率實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)。 ?網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)需要解決在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)環(huán)境下的視頻編碼數(shù)據(jù)包的可靠傳輸問題，數(shù)據(jù)包定序，低延遲傳輸，音視頻同步，低碼率傳輸，實(shí)時(shí)解碼軟件技術(shù)等問題。 本文主要研究?jī)?nèi)容 本課題的思路是結(jié)合視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)一套基 于嵌入式 ARM 的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在嵌入式設(shè)備終端上主要完成 CMOS 攝像頭驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、視頻圖像采集、圖像壓縮、圖像數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送、嵌入式 Web 服務(wù)器的設(shè)計(jì)，并通過客戶端實(shí)時(shí)監(jiān)控。最后總結(jié)了本課題將要研究的重點(diǎn)內(nèi)容以及需要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。嵌入式系統(tǒng)是硬件和軟件的有機(jī)結(jié)合體，并以硬件的形式表現(xiàn)出來。嵌入 式系統(tǒng)是一種特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有與通用計(jì)算機(jī)不同的特點(diǎn) [11]： i、嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的：嵌入式 CPU 與通用型的最大不同就是嵌入式 CPU 大多應(yīng)用在為特定用戶設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用 CPU 中許多由板卡成的功能集成在芯片內(nèi)部。 iii、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(chǔ) 器芯片中，而不是存貯于磁盤等載體中。 嵌入式系統(tǒng)硬件的發(fā)展也提出了對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的需求。大量功能強(qiáng)大的 RISC 嵌入式處理器的出現(xiàn)，多媒體視頻標(biāo)準(zhǔn)的推出都使得嵌入式系統(tǒng)向集成化，網(wǎng)絡(luò)化，多媒體化發(fā)展。 視頻監(jiān) 控系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì) ARM 概述 ARM(Advanced RISC Machines)，既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。目前，采用 ARM 技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP)核的微處理器，即我們通常所說的 ARM 微處理器，己遍及工業(yè)控制、消 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁(yè) 共 61 頁(yè) 費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)，基于 ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 RISC 微處理器 75%以上的市場(chǎng)份額， ARM 技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的 各個(gè)方面。 目前常見 ARM 處理器系列有 :ARM7 系列、 ARM9 系列、 ARM11 系列、 SecureCore SC100、 Strong ARM、 XScale。 ARM7 系列： 、 3 級(jí)流水線、馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)；其內(nèi)核主要有ARM7TDMI 和 ARM720T； T 支持 16 位 THUMB 指令， D 支持在片調(diào)試， M 增強(qiáng)型乘法器，產(chǎn)生全 64 位結(jié)果， I 嵌入式 ICE 硬件提供片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)支持。 此外， ARM 芯片還獲得了許多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (Real Time Operating System)供應(yīng)商的支持，比較知名的有 :Windows CE、 Linux、 VxWorks、 Nueleus、 uCOS、BeOS 等。 為了降低整體系統(tǒng)成本， S3C2440A 提供了一下豐富的內(nèi)部設(shè)備 [12] 。其低功耗，簡(jiǎn)單，優(yōu)雅，且全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對(duì)成本和功率敏感型的應(yīng)用。 S3C2440A 的杰出的特點(diǎn)是其核心處理器 (CPU)，是一個(gè)由 Advanced RISC Machines 有限公司設(shè)計(jì)的 16/32 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁(yè) 共 61 頁(yè) 位 ARM920T 的 RISC 處理器。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的 16KB 指令 Cache 和 16KB 數(shù)據(jù) Cache。綜合對(duì)芯片的功能描述， S3C2440A 集成的以下部分片上功能： ? 內(nèi)核供電 , ， 外部 I/O 供電，具備16KB 的 ICache 和 16KB DCache/MMU 微處理器