基于ARM的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

周翔寧

摘 要：本文設(shè)計(jì)了以S5PV210為核心器件的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵字：S5PV210；視頻監(jiān)控

1 引言

目前，隨著生活水平的提高，廣大人民群眾對(duì)自己所居住環(huán)境的安全要求越來越高，除了安裝防盜網(wǎng)等硬防護(hù)措施外，還安裝各式各樣的安防設(shè)備以增強(qiáng)居所的安全性，便于在外時(shí)監(jiān)控家中情況以及及時(shí)報(bào)警以減少損失，視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是被廣泛使用的一種安防設(shè)備。同時(shí)隨著全國各地都在大規(guī)模推進(jìn)平安城市項(xiàng)目，由于視頻監(jiān)控相對(duì)于其他監(jiān)視手段的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在不僅在機(jī)場、車站、碼頭、地鐵、商場、公交車等人流集中的公共場所，在寫字樓等辦公場所和住宅小區(qū)也廣泛安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。而在某些重要場所，更是提出了視頻監(jiān)控全天候無死角全覆蓋的要求。

本文設(shè)計(jì)了一款基于ARM處理器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，配備網(wǎng)絡(luò)模塊以便實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包含有攝像頭云臺(tái)控制系統(tǒng)和視頻服務(wù)器。攝像頭云臺(tái)控制系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，接受遠(yuǎn)端用戶的控制命令并驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電機(jī)調(diào)整攝像頭位置。視頻服務(wù)器的主要工作是將從攝像頭獲取的視頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)端用戶，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控。整體框架如圖1所示。

3 硬件設(shè)計(jì)

本方案包括視頻采集部分、云臺(tái)、ARM處理器和網(wǎng)絡(luò)模塊。攝像頭采集圖像后，經(jīng)視頻編碼芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后進(jìn)入ARM處理器。ARM處理器將采集到的數(shù)字圖像信號(hào)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送至遠(yuǎn)端。網(wǎng)絡(luò)模塊除了向遠(yuǎn)端發(fā)送視頻信號(hào)外，還將接收到的遠(yuǎn)端控制指令發(fā)給ARM處理器。ARM處理器根據(jù)控制指令的要求，操作攝像頭云臺(tái)調(diào)整位置。視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

為滿足復(fù)雜的布設(shè)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)模塊除包含有線網(wǎng)絡(luò)連接外，也包含了WI-FI通信模塊。在某些布設(shè)環(huán)境中，無法進(jìn)行有線網(wǎng)絡(luò)連接或布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)成本過高。如公園，需要在園區(qū)深處架設(shè)少量視頻監(jiān)視點(diǎn)時(shí)，供電一般可以利用路燈取電，但是數(shù)據(jù)傳輸如果依靠有線傳輸，需要架設(shè)線桿，布設(shè)網(wǎng)線，成本很高。如改用WI-FI通信，通過合理布點(diǎn)，調(diào)整發(fā)射功率，選擇合適天線等方法，可實(shí)現(xiàn)無線視頻監(jiān)控。

ARM處理器采用三星S5PV210芯片。S5PV210采用了ARM CortexTM-A8內(nèi)核，ARM V7指令集，主頻可達(dá)1GHZ，64/32位內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)，32/32KB的數(shù)據(jù)/指令一級(jí)緩存，512KB的二級(jí)緩存，可以實(shí)現(xiàn)2000DMIPS（每秒運(yùn)算2億條指令集）的高性能運(yùn)算能力。

4 功能模塊設(shè)計(jì)

1、視頻采集模塊

本方案的視頻采集由模擬攝像頭完成，攝像頭輸出為標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。該信號(hào)需經(jīng)過視頻解碼和A/D變換后才能轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由于模擬視頻信號(hào)的復(fù)雜性，除了包含圖像信號(hào)之外，還含有行同步、行消隱、場同步、場消隱等信號(hào)，因此對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的電路非常復(fù)雜。本方案選用TI公司的視頻轉(zhuǎn)換芯片TVP5146來完成從模擬視頻信號(hào)到數(shù)字視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。TVP5146有10個(gè)模擬視頻輸入端，適應(yīng)多種信號(hào)源連接，內(nèi)置4個(gè)30MSPS、10位ADC且?guī)Э删幊淘鲆婵刂频耐ǖ馈?/p>

2、攝像頭控制模塊

攝像頭控制模塊主要由云臺(tái)構(gòu)成。云臺(tái)是用來安裝和固定攝像頭的支撐設(shè)備，分為固定式和電動(dòng)式。電動(dòng)式云臺(tái)又分為水平旋轉(zhuǎn)云臺(tái)和既能左右旋轉(zhuǎn)又能上下旋轉(zhuǎn)的全方位云臺(tái)。本設(shè)計(jì)采用的是普天視的全方位云臺(tái)，水平旋轉(zhuǎn)角度255度，垂直旋轉(zhuǎn)角度60度，帶左右電子限位，帶預(yù)置位巡航功能。ARM處理器根據(jù)遠(yuǎn)端用戶的控制命令，操作云臺(tái)旋轉(zhuǎn)跟蹤圖像，也可以讓云臺(tái)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭自動(dòng)監(jiān)控。

3、網(wǎng)絡(luò)模塊

網(wǎng)絡(luò)模塊包括以太網(wǎng)接口和WI-FI模塊。本方案中WI-FI模塊選用深圳市安信可科技有限公司的ESP8266 WIFI模塊。該模塊支持無線802.11 b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，支持STA/AP/STA+AP三種工作模式，支持TCP/IP協(xié)議棧和Socket AT指令。以太網(wǎng)接口采用W5500以太網(wǎng)控制器，支持硬件TCP/IP協(xié)議，內(nèi)嵌10BaseT/100BaseTX 以太網(wǎng)物理層（PHY）。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了以S5PV210為核心處理器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可通過有線網(wǎng)絡(luò)連接，也可以通過WI-FI通信系統(tǒng)連接，適應(yīng)多種工作環(huán)境，對(duì)構(gòu)建安防體系方面有廣泛的應(yīng)用。

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