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标题 基于S3C2410芯片技术的嵌入式远程视频监控系统设计
范文 王茂茹


摘 要：视频监控系统在现实中得到了广泛应用，嵌入式远程视频监控系统通过远程网络实现异地多客户端的视频监控服务。以ARM芯片技术为核心，介绍了嵌入式监控系统的硬件结构与整体设计，分析了嵌入式视频监控系统实现流程，对视频采集、视频数据传输以及视频播放技术进行了研究。
关键词：视频监控系统；ARM芯片技术；数据采集
DOIDOI：10.11907/rjdk.151325
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）007-0124-02
0 引言
伴随着计算机技术、多媒体技术、图像压缩处理技术以及网络技术的进一步发展，视频监控技术也发展迅速。此外，嵌入式系统技术在近几年取得了辉煌成就，芯片的处理速度和集成度都有了巨大提升，这些为监控技术的发展打下了良好基础。由于传统的视频监控系统通常具有操作繁琐、可移动性差、不便于组网以及升级维护成本高等缺点。因此，如何设计出一套易升级维护、可远程监控、可靠性高的嵌入式视频监控系统则成为亟待解决的问题。本文提出了一种基于嵌入式芯片实现远程视频监控系统的技术方案。
1 嵌入式视频监控系统硬件设计
采用ARM芯片控制的嵌入式系统，已遍及消费类电子产品、通信网络系统、工业控制系统等各类产品市场，ARM芯片控制的嵌入式系统已开始影响着人们生活的方方面面。
1.1 嵌入式视频监控系统整体硬件框图
监控系统主要实现了远端摄像头视频数据的实时传输，并对采集到的视频数据进行压缩后，通过网络传输到视频监控端进行图像显示。该系统使用三星公司生产的S3C2410 ARM处理器作为主控芯片，同时采用CPLD协助CPU控制各种系统总线。S3C2410主控芯片负责实时监控系统其它功能模块的启动和运行情况，如视频图像采集、视频数据压缩、网络传输、云台控制等模块的正常运行等。当成功检测到运动物体时，控制警报电路进行警报，其完整硬件框架如图1所示。
图1 系统框架
1.2 嵌入式远程视频监控系统整体设计
设计一种应用系统，既要满足系统要求，又要考虑系统成本，为了达到高效且价格合适的效果，必须选择开发周期短且性价比高的硬件平台。基于嵌入式技术的远程视频监控系统有效地将嵌入式技术和视频技术结合在一起，很好地解决了传统基于PC的监控系统中存在的问题。摄像机采集处理的视频信号经数字化后传送到视频服务器，经JPEG图像压缩，然后通过组播方式发送到网络上[1]。网络上的终端用户可以直接使用监控终端软件将其解压缩，或直接通过Internet实时观看监控现场的图像。在监控现场利用专用嵌入式芯片和实时操作系统，有效地提高了系统的稳定性和实用性，并且把网络传输和视频压缩功能集成到一个集成度很高的设备内，可以直接接入互联网，达到即插即看的目的，省掉了各种连线复杂的电缆。在监控终端，监控人员只需拥有一台安装了监控终端软件并接入互联网的PC机，而无需安装其它特殊的硬件设备，即可对现场进行远程实时监控。嵌入式远程视频监控系统如图2所示。
图2 视频监控系统
2 嵌入式视频监控系统实现
2.1 视频监控系统实现流程
视频监控系统由两部分组成：服务器端与客户端。服务器端主要负责对远程视频数据进行采集、压缩以及网络数据传输等；客户端负责对视频数据进行接收与显示，同时还可以对服务器端发出请求指令。视频监控流程如图3所示。
图3 视频监控实现流程
从图3中可以看出，首先需要启动服务器端应用程序，将摄像头采集到的视频数据按照有关规范进行压缩处理，同时还需要与监控端保持连接，每当收到监控端的连接请求后，则开始建立网络连接会话，将这些数据以TCP传输协议传输到客户端。通过这样的循环来获取视频画面，并将其解码后即可显示现场的视频画面。
2.2 视频数据采集实现
嵌入式视频监控使用三星S3C2410 ARM处理器作为核心，根据相关的视频规范进行视频采集，并利用内存作为缓冲区来存放视频数据。视频采集核心代码如下：
2.3 基于TCP/IP的视频传输实现
系统网络数据传输是应用Socket接口实现的。服务器端的应用程序首先需要创建一个Socket接口，Socket接口类似文件描述符，目的是为了更好地分配给服务器进程的资源，同时对这部分资源以独占进程的方式访问；其次，在服务器端绑定刚才创建的Socket，而本地的Socket也会在系统中分配到相应的资源标识。对于网络中的Socket，其命名基本上是与特定网络的有关服务标识（如：端口号）一起的，这样可以更好地与其它客户端连接，系统可以通过该标识符访问指定端口号的远程服务器进程。Socket名称的绑定方法可以调用bind方法来实现[2]。最后，服务器端的进程会不断地等待客户端对该命名的Socket发起连接请求信息，使用listen监听远程信息，并使用accept接受请求处理。
2.4 视频数据保存及实时播放实现
（1）视频图像保存。存储JPEG 文件的方法是：首先通过调用系统函数CreateFile创建JPG文件，然后通过调用系统函数WriteFile来填写APP0、SOI等标记码所需的信息，将经 JPEG 压缩后的图像数据接着标记码填入其中，最后，调用系统函数CloseHandle关闭此文件[3]。
（2）视频实时播放。本地客户端播放视频是通过系统级COM类IPicture组件实现的，IPicture组件可以控制图像对象及其属性。首先需要对IPicture对象进行实例化，然后通过调用Render方法来实现视频图像的实时显示。部分核心代码如下：
通过Ipicture组件一帧一帧地连续绘制到屏幕上，以监控视频的动态播放。考虑到视频监控有多个点，因此，软件实现了多个视频点的显示窗口，最终实现了多个终端视频同步播放的功能。
3 结语
基于S3C2410的嵌入式视频监控系统采用了TCP传输技术、数据压缩以及嵌入式技术等，具有部署方便、稳定性高、抗干扰能力强、开发成本低等优点。通过该系统可以有效降低监控管理的维护成本，全面提高视频监控管理效率。
参考文献：
[1] 西刹子.安防天下——智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学出版社，2010.
[2] 罗亚非.基于TCP的socket多线程通信[J].电脑知识与技术，2009（3）：22-24.
[3] 郭剑，赵建.嵌入式Linux的图像采集与显示[J].现代电子技术，2006（7）：129-131.
[4] 王志凌，王恒，朱海霞，等.基于ARM的远程视频监控系统设计与实现[J].软件导刊，2014，13（7）：83-85.
（责任编辑：黄 健）
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