基于Linux平臺的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

陸子幸+宋健+王凱

摘 要：該監(jiān)控系統(tǒng)使用jz2440開發(fā)板，采用UVC攝像頭對圖像進行采集，然后通過WiFi無線網(wǎng)卡實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的傳輸，并且通過mjpg_streamer軟件進行視頻流的傳輸，最終在PC機和手機兩個客戶端實時的顯示監(jiān)控畫面。經(jīng)測試結果表明：該遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠提高監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高效性，可以實現(xiàn)視頻圖像的實時傳輸。

關鍵詞：UVC攝像頭；無線傳輸；圖像壓縮；遠程監(jiān)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.113

0 引言

遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括嵌入式技術、計算機網(wǎng)絡技術、多媒體技術、計算機視覺技術等信息技術，各種先進技術的結合使得監(jiān)控系統(tǒng)的整體效率越來越高，讓這些技術更好的結合并應用到現(xiàn)實的監(jiān)控中是現(xiàn)在應該去解決的問題。[1-3]在實現(xiàn)遠程監(jiān)控的過程當中，視頻圖像的處理和傳輸是比較關鍵的技術?，F(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)多采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個開源的操作系統(tǒng)，這一點就會使得它的更新發(fā)展速度大大提高 [4-5]。

1 系統(tǒng)的整體設計方案

本系統(tǒng)是在Linux操作系統(tǒng)下實現(xiàn)的，系統(tǒng)整體設計方案如下：①在搭建的Linux操作系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)采集和傳輸?shù)能浖O計。②在嵌入式平臺下利用USB攝像頭和WiFi無線網(wǎng)卡實現(xiàn)對圖像的采集及傳輸。③通過mjpg_streamer軟件將攝像頭采集到的視頻圖像傳給用戶。系統(tǒng)的整體方案如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件的設計

2.1 USB攝像頭驅動

本系統(tǒng)所用的攝像頭是中星微zc301p攝像頭，需要在內(nèi)核中配置它才能夠使用，然后重新編譯燒寫內(nèi)核即可。

Device Drivers --->

<*> Multimedia support --->

<*> Video For Linux

[*] Video capture adapters （NEW） --->

[*] V4L USB devices （NEW） --->

<*> USB Video Class （UVC）

[*] UVC input events device support （NEW）

[*] GSPCA based webcams --->

<*> ZC3XX USB Camera Driver

從上面到就能看到UVC和GSPCA兩者的驅動支持了，它們兩個是兩種攝像標準，一般的操作系統(tǒng)都會提供UVC標準的驅動程序，不需要安裝任何的驅動就可以運行，早期的很多攝像頭用的就是GSPCA標準，ZC301p就屬于這一類型，在 GSPCA based webcams下最后能夠找到ZC3XX的驅動支持。配置成功后USB攝像頭就可以像普通文件一樣被訪問，對它進行讀、寫操作等。

2.2 WIFI無線網(wǎng)卡驅動的配置

本系統(tǒng)使用的是RT3070芯片的WiFi無線網(wǎng)卡，它的ID信息是：USB＼VID_148F&PID_3070，要想使用網(wǎng)卡需要去配置內(nèi)核。在虛擬機上執(zhí)行以下命令cd drivers/net/wireless；grep "3070" * -nR。根據(jù)搜索到的結果確定使用哪一個源碼，打開源碼所在目錄的Makefile進而確定配置項CONFIG_RT2800USB，然后在內(nèi)核目錄下執(zhí)行make menuconfig命令，對內(nèi)核進行如下配置：

-> Networking suppor

-> Wireless

<*> cfg80211 - wireless configuration API

<*> Generic IEEE 802.11 Networking Stack （mac80211）

-> Device Drivers

-> Network device support （NETDEVICES [=y]）

-> Wireless LAN （WLAN [=y]）

-> Ralink driver support （RT2X00 [=y]）

<*>Ralink rt27xx/rt28xx/rt30xx（USB） support

配置完之后執(zhí)行make uImage，用新內(nèi)核重新啟動開發(fā)板，插上WiFi無線網(wǎng)卡。根據(jù)打印信息知道要想使用該網(wǎng)卡，還需要添加固件，執(zhí)行sudo cp rt2870.bin/work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/lib/firmware命令把固件rt2870.bin放到根文件目錄下。然后重新插上網(wǎng)卡，在虛擬機上執(zhí)行ifconfig wlan0 up啟動網(wǎng)卡，再執(zhí)行命令ifconifg會打印出網(wǎng)卡的信息，說明該網(wǎng)卡成功使用。

3 視頻圖像的終端顯示測試

3.1 手機客戶端顯示

要想實現(xiàn)視頻流的傳輸需要移植mjpg-streamer軟件，在移植之前，首先要對libjpeg進行移植，因為mjpg-streamer是會依賴于libjpeg庫。這些工作完成之后啟動開發(fā)板連接上USB HUB，然后插上wifi無線網(wǎng)卡和UVC攝像頭，在虛擬機上進行測試，執(zhí)行mjpg_streamer -i "input_uvc.so -f 10 -r 640*480" -o "output_http.so -w www" 命令啟動mjpeg-stream軟件。手機連接上無線網(wǎng)卡發(fā)出來的WiFi熱點，運行編寫的手機Android軟件，輸入開發(fā)板的IP，進入監(jiān)控界面。手機監(jiān)控如圖2所示。

3.2 PC機客戶端顯示

（下轉第137頁）

（上接第129頁）

PC客戶端可以直接在瀏覽器上看到監(jiān)控界面，實現(xiàn)跨平臺、即插即用的效果。它是通過IP 地址和端口號創(chuàng)建 Socket 對象，并創(chuàng)建此 Socket 對象的輸入、輸出流。最后PC機連接上無線網(wǎng)卡所發(fā)出來的WiFi熱點，然后在google瀏覽器上輸入：192.168.1.17：8080/？action=stream，就可以瀏覽監(jiān)控界面，如圖 3所示。

4 總結

本系統(tǒng)以ARM9開發(fā)板為平臺，在Linux操作系統(tǒng)下實現(xiàn)遠程監(jiān)控，由于嵌入式技術在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，使得監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性大大提高，解決了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)不能夠靈活的添加模塊的不足。使用UVC攝像頭進行圖像的采集，且簡化UVC攝像頭驅動的代碼，應用WiFi無線傳輸?shù)募夹g可以達到對視頻圖像實時傳輸?shù)哪康摹?/p>

參考文獻：

[1]周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程[M].北京航空航天大學出版社，2005.

[2]韋東山.嵌入式Linux應用開發(fā)手冊[M].北京：人民郵電出版社，2008（246）.

[3]馬強.基于嵌入式Linux的視頻采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學，2011.

[4]LU T，ZANG H H，LI X J.Embedded video monitoring system on ARM and linux[C].Electrical and Control Engineering （ICECE），2011.

[5]李保國.基于嵌入式ARM的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].南京理工大學，2009.

基金項目：國家自然科學基金項目（51505337）；山東省高等學校科技計劃（J17KA150）。

作者簡介：陸子幸（1990-），男，山東泰安人，碩士研究生，研究方向：嵌入式應用技術。