淺談基于嵌入式無線視頻監(jiān)控中的關(guān)鍵技術(shù)

陳芳杰

（安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001）

1 引言

近年來，隨著嵌入式技術(shù)的出現(xiàn)及人們對降低監(jiān)控系統(tǒng)成本和提高可靠性的迫切需求，基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將成為新的研發(fā)熱點(diǎn)。這種技術(shù)是在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使視頻監(jiān)控方式更加多元化。不僅可以方便的對原有的監(jiān)控結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，更可以再移動物體上部署監(jiān)控點(diǎn)，使得監(jiān)控面積和距離都得到了大幅度提高，而且省去了布線等繁瑣工作。

在這樣的背景下，主要研究基于ARM處理器和嵌入式操作系統(tǒng)來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。ARM處理器是一種低成本、低功耗、高性能的16／32位微處理器，而且擁有豐富的界面資源。鑒于目前大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸速率方面存在的問題，本文采用總線接口的802.11g無線局域網(wǎng)基帶芯片，設(shè)計了一個基于ARM9處理器和嵌入式Windows CE實時操作系統(tǒng)的無線視頻監(jiān)控終端系統(tǒng)，能提供54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，為大容量視頻數(shù)據(jù)的傳輸提供了高速傳輸通道。該無線視頻監(jiān)控終端可通過無線API方便地接入無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)，只需在一定范圍內(nèi)，安裝無線接入點(diǎn)就可以和網(wǎng)內(nèi)任何一個無線視頻監(jiān)控終端以及帶無線局域網(wǎng)卡的上位監(jiān)控主機(jī)通信。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

嵌入式無線視頻監(jiān)控終端是基于ARM9處理器 S3C2410、Windows CE 操作系統(tǒng)、802.119無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和目前比較成熟的MPEG-4視頻硬件編碼技術(shù)的新型無線視頻監(jiān)控終端系統(tǒng)。除了具有較高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和高精度硬件實時編碼外，再加上Windows CE強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和多媒體功能，使的該系統(tǒng)不僅具有可行性，而且開發(fā)周期短。

無線視頻監(jiān)控終端將采集到的模擬視頻先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過MPEG-4編碼芯片編碼后由S3C2410主控制器讀入主存，最后經(jīng)無線模塊通過無線局域網(wǎng)將編碼后的視頻流發(fā)送給上位監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)既可以是具有無線功能的筆記本或者平板電腦，也可以是通過以太網(wǎng)與無線AP相連接的Pc機(jī)。監(jiān)控主機(jī)對接收到的視頻流進(jìn)行MPEG-4解碼后播放，實現(xiàn)對現(xiàn)場實時視頻監(jiān)控，也可以將接收到的視頻流保存為文件，便于以后查看。

3 開發(fā)環(huán)境及移植技術(shù)

3.1 集成開發(fā)環(huán)境

Windows CE.NET的集成開發(fā)環(huán)境是微軟官方提供的Platform Builder，它提供了進(jìn)行設(shè)計、創(chuàng)建、編譯、測試和調(diào)試 Windows CE.NET操作系統(tǒng)平臺的所有工具，適用于定制基于Windows CE.NET操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。對于一些通用性較強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)，如智能電話數(shù)字媒體接收設(shè)備、企業(yè)終端、企業(yè)Web Pad、網(wǎng)關(guān)、工業(yè)控制設(shè)備、Internet設(shè)備、IP電話、移動手持設(shè)備、移動電話和機(jī)頂盒等，微軟都為其特別定制了專用的操作系統(tǒng)。開發(fā)者可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)包和驅(qū)動移植

自帶的支持三星S3C2410標(biāo)準(zhǔn)BSP的基礎(chǔ)上根據(jù)硬件平臺的實際需求進(jìn)行二次開發(fā)即移植而成的。SMDK2410板級支持包是基于三星S3C2410處理器開發(fā)的，也是本系統(tǒng)中0S移植的基礎(chǔ)。移植時先對照SMDK2410對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)板硬件和本系統(tǒng)實際硬件的區(qū)別，然后有針對性的進(jìn)行移植。一般在設(shè)計硬件時盡可能的使用和標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)板一樣的器件，這樣對應(yīng)的BSP中相關(guān)文件代碼及驅(qū)動少做修改就可以使用。

引導(dǎo)驅(qū)動是嵌入式系統(tǒng)上電最先運(yùn)行的程序代碼，它跳轉(zhuǎn)到中斷向量表入口，先進(jìn)入特權(quán)模式，關(guān)閉各種模式的中斷。然后開始做各種初始化工作，如初始化通用I/O、各種控制器、CPU狀態(tài)、靜態(tài)、動態(tài)存儲器、時鐘、串口、FLASH和網(wǎng)口等相關(guān)外設(shè)。然后通過串口與用戶交互完成網(wǎng)絡(luò)配置及相關(guān)設(shè)置，最后完成Windows CE內(nèi)核的下載和引導(dǎo)。

4 結(jié)語

時下，嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是利用無線局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用是近年研究的新課題。本課題設(shè)計的無線視頻監(jiān)控終端選用了視頻采集芯片、MPEG-4編碼芯片、總線接口的802.1lg無線基帶芯片、ARM9 SOC處理器和Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了無線視頻監(jiān)控終端的基本功能。

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