基于ARM的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要 : 介紹了一種基于ARM7 的監(jiān)控系統(tǒng), 詳細(xì)描述了嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服 務(wù)器和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).通過(guò)自定義協(xié)議,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和MPEG-4 視頻流圖像的平滑傳輸, 各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求.

1 引言

隨著視頻編解碼技術(shù), 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 數(shù)字信號(hào)處理技 術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展, 以嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為核心的遠(yuǎn) 該系統(tǒng)把攝像機(jī)輸出 程視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始在市場(chǎng)上嶄露頭角. 的模擬視頻信號(hào)通過(guò)內(nèi)置的嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成視 頻流,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸出去. 嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器具備視 網(wǎng)絡(luò)通信, 系統(tǒng)控制等強(qiáng)大功能,直接支持網(wǎng)絡(luò)視 頻編碼處理, 頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理,使得監(jiān)控范圍達(dá)到前所未有的廣度.目前, 嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的解決方案主要有以下幾種:

(1)視頻采集芯片+DSP 處理器.該方案中由視頻采集芯片 完成圖像的預(yù)處理,由 DSP 完成圖像的存儲(chǔ), 基于 MPEG-4, H. 或 M-JPEG 標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮, 網(wǎng)絡(luò)傳輸. 文獻(xiàn)中提出了基于 263 ADSP-BF532 的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器方案, 文獻(xiàn)中提出了基 于 TMS320DSC21 的嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的方案.該方案的主要 缺點(diǎn)是控制不夠靈活,由于 DSP 通常沒(méi)有強(qiáng)大的操作系統(tǒng),功能 單一,不適合做系統(tǒng)控制.

(2)視頻采集芯片+圖像壓縮芯片+嵌入式處理器.文獻(xiàn)[4]提 出了一種采用 Philips 公司的視頻解碼芯片 SSAA7114H 進(jìn)行圖 像采集, 采用 Intime 公司的 MPEG-4 編碼芯片 IME6400 進(jìn)行圖 像壓縮, 摩托羅拉公司的嵌入式處理器 MCF5307 組成嵌入式視 頻監(jiān)控服務(wù)器方案.該方案的主要缺點(diǎn)是缺乏強(qiáng)大的圖像處理 能力,整個(gè)系統(tǒng)軟件必須運(yùn)行于 μCLinux 之上,系統(tǒng)成本較高.

(3)ARM 嵌入式處理器+DSP 處理器.現(xiàn)在已有一些基于 ARM 和 DSP 的嵌入式視頻監(jiān)控方案, 文獻(xiàn)中提出一種采用 以 AnalogDevices 公司的 BF533 實(shí)現(xiàn) MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮, Intel 公司的 XscalePXA261 作為控制的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng). 文 獻(xiàn) 中 提 出 了 一 種 采 用 SAA7114A 進(jìn) 行 圖 像 采 集 , 采 用 TMS320C6202B 進(jìn)行 MJPEG2000 標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮,以嵌入式 ARM 芯片 S3C4510 進(jìn)行系統(tǒng)控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那度胧骄W(wǎng)絡(luò)視 頻服務(wù)器方案.該方案的主要缺點(diǎn)是:由于要使用 ARM 芯片對(duì) 調(diào)試, 使用較困難,整個(gè)系統(tǒng)軟件 DSP 的寄存器進(jìn)行操作,設(shè)計(jì), 必須運(yùn)行于 μCLinux 之上,系統(tǒng)成本偏高.

本文提出的矩陣系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)便于將來(lái)系統(tǒng)的升級(jí) 和擴(kuò)展,即使在將來(lái)擴(kuò)展時(shí),也不需要替換現(xiàn)有設(shè)備,而只需軟件 符合模塊化的設(shè)計(jì) 升級(jí)或添加硬件,從而保證了系統(tǒng)的延續(xù)性. 原則,設(shè)計(jì), 調(diào)試更加容易,使用更方便. (2)為縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期, 提高系統(tǒng)的可靠性,本系統(tǒng)未使用嵌入式 μCLinux 操作系統(tǒng),而 是通過(guò)自定義電話號(hào)碼協(xié)議,切換協(xié)議,報(bào)警協(xié)議及精簡(jiǎn)的 TCP/IP 協(xié)議等,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和 MPEG-4 視頻流 圖像的平滑傳輸與其它嵌入式視頻服務(wù)器方案相比, 系統(tǒng)功能 更加強(qiáng)大,使用更加方便,更加節(jié)省成本.

2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則

2.1.1 合理性

這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則,注重周界防范, 將危險(xiǎn)排除在 小區(qū)之外; 強(qiáng)調(diào)總體防范, 即以小區(qū)為中心 (而非住戶為中心) 進(jìn)行防范; 立體防范, 多種防范手段相結(jié)合, 主要考慮在該小 區(qū)界設(shè)紅外線入侵探測(cè)系統(tǒng)和電視監(jiān)控系統(tǒng),小區(qū)的主入口 大門(mén)設(shè)全方位可調(diào)焦高清晰度攝像機(jī),其最低照度應(yīng)為 1在單元門(mén)入口, 車庫(kù)口設(shè) 3LUX 才能保證其良好的夜視效果, 超廣角攝像機(jī), 覆蓋整個(gè)入口區(qū)域; 并且通過(guò)其長(zhǎng)時(shí)滯錄像機(jī) 對(duì)近期的資料可隨意地對(duì)任一攝像機(jī)所攝取的畫(huà)面進(jìn)行回 放.車庫(kù)里的攝像機(jī)配置*頭,保證有人破壞時(shí)能及時(shí)報(bào) 警.總之, 在力爭(zhēng)做到無(wú)死角又不浪費(fèi)攝像機(jī)的基礎(chǔ)上, 使系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理并達(dá)到最優(yōu).

2.1.2 可靠實(shí)用性

從性能價(jià)格比的角度考慮, 系統(tǒng)的關(guān)鍵部分全面采用世界 著名廠家的產(chǎn)品,保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性. 同時(shí)兼顧到功能的 完善和操作簡(jiǎn)單化的要求, 使本系統(tǒng)達(dá)到處理意外情況時(shí)反應(yīng) 迅速,正確,提高了保安工作的效率. 《 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用 200 例》 李珍輝 : 講師 碩士 - 142 - 360 元 / 年 郵局訂閱號(hào):82-946 您的論文得到兩院院士關(guān)注 ARM 開(kāi) 發(fā) 與 應(yīng) 用系統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)構(gòu)成, 在嵌入式操作系統(tǒng)之上運(yùn)行著系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用的是基于 ARM7 內(nèi)核的 CPU—— — 的核心軟件. STR710F-Z2T6.該芯片是一款基于 ARM 芯片.它一方面具有 低功耗, 高性能等優(yōu)點(diǎn); 同時(shí)又具有豐富的片上 ARM 處理器的: 資源, 非常適合嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā). MPEG-4 多媒體編碼芯片則采用北京九為安泰科技有限 公司的 Mpeg4 全 D1 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器 (編碼) 該芯片提 EN4000, 供了豐富的外圍硬件接口: 支持 CCIR601 建議的 16Bit 視頻解 碼器接口, 32Bit 數(shù)據(jù), 81MHz 的 SDRAM 數(shù)據(jù)總線接口, 總 I2C 線接口, 外部音頻/PCM 編碼器/DSP 接口以及靈活的主機(jī)接 I2S 口,可以支持多種類型的 CPU. 圖 2 簡(jiǎn)單介紹了 MPEG-4 硬 件視頻壓縮處理的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)接口.

2.1.3 模塊化設(shè)計(jì)

本套矩陣系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)便于將來(lái)系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展, 即使在將來(lái)擴(kuò)展時(shí),也不需要替換現(xiàn)有設(shè)備,而只需軟件升級(jí)或 添加硬件,從而保證了系統(tǒng)的延續(xù)性.

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能及實(shí)現(xiàn)等級(jí):

　　(1)與報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),發(fā)生報(bào)警觸發(fā)錄像并自動(dòng)彈出報(bào)警區(qū) 域的攝像機(jī)的圖像. 在圖像的切換過(guò)程

　　(2)在中控室可以切換看到所有的圖像. 中感覺(jué)不到圖像間的干擾. 日期, 地點(diǎn), 攝像機(jī)編號(hào)提示,可在錄像帶

　　(3)系統(tǒng)設(shè)有時(shí)間, 上做標(biāo)記,便于分析和處理.

　　(4)系統(tǒng)可任意選擇某個(gè)指定的攝像區(qū)域,便于重點(diǎn)監(jiān)視或 在某個(gè)范圍內(nèi)對(duì)多個(gè)攝像機(jī)區(qū)域做自動(dòng)巡回顯示.

　　(5)矩陣系統(tǒng)具有分組同步切換的功能,可將系統(tǒng)全部或部 分?jǐn)z像機(jī)分為若干個(gè)組, 每組攝像機(jī)圖像可以同時(shí)切換到一組 監(jiān)視器上. 通過(guò)副控鍵盤(pán)可以在監(jiān)視器上切

　　(6)必要的場(chǎng)所設(shè)置副控, 換看到所有的圖像, 并進(jìn)行控制.

　　(7)在配置系統(tǒng)時(shí),可以決定每個(gè)使用者有權(quán)進(jìn)入系統(tǒng)的哪 個(gè)部分:使用者可觀看哪些攝像機(jī);又能控制哪些攝像機(jī);使用者 可以用自己的鍵盤(pán)手動(dòng)操作哪些繼電器(連結(jié)到外圍),操作哪些 VCR 和多畫(huà)面分割器.本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示.

圖 1 嵌入式遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖

圖1中攝像機(jī)通過(guò) RS-232 接口受外界控制, 控制命令為 圖 1 中, 一系列的 ASCII 碼,可以調(diào)整攝像頭的焦距和控制云臺(tái)的轉(zhuǎn) 動(dòng). 可通過(guò)對(duì)它設(shè)置信源 ARM7 開(kāi)發(fā)板也有一個(gè) RS-232 接口, 式(PAL/NTSC), 編碼亮度, 編碼色度, 音頻速率, 編碼音量和編 編碼板通過(guò) 碼速率.編碼板與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集成到一個(gè)機(jī)箱里, 接口向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器輸出數(shù)據(jù).網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器有多個(gè) RS-232 PCI 接口, 分別與攝像機(jī)和硬編碼板上的 RS-232 接口相連. 播放設(shè) 備由嵌入式硬解碼板和電視機(jī)組成. 解碼板采用速率自適應(yīng)方 式設(shè)計(jì), 解碼速率自動(dòng)匹配遠(yuǎn)端編碼器的編碼速率.解碼板和 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器同樣集成在一個(gè)機(jī)箱里. 該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了軟解碼方 式, 在這種方式中, 播放設(shè)備由一臺(tái)安裝了視頻采集卡的 PC 機(jī) 構(gòu)成, 其上運(yùn)行解碼軟件和媒體播放器, 通過(guò) PC 機(jī)的顯示器和 音箱輸出圖像和聲音.系統(tǒng)的記錄設(shè)備由硬盤(pán)錄像機(jī)構(gòu)成, 用 來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)圖像.控制臺(tái)由一臺(tái)運(yùn)行 Windows XP 操作系統(tǒng)的 管理服務(wù)器也由一 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn), 機(jī)上運(yùn)行客戶端的控制軟件. PC 臺(tái)運(yùn)行 Windows XP 操作系統(tǒng)的 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn), 機(jī)上運(yùn)行系統(tǒng) PC 管理軟件.在簡(jiǎn)化的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中, 管理服務(wù)器和控制臺(tái)可以在 同一臺(tái) PC 機(jī)上實(shí)現(xiàn), 在這種情況下, 管理軟件和控制軟件運(yùn)行 在同一臺(tái)主機(jī)上, 但仍然通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口通信.

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是系統(tǒng)硬件的核心部件，它由運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)構(gòu)成，在嵌入式操作系統(tǒng)之上運(yùn)行著系統(tǒng)的核心軟件。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用的是基于ARM7內(nèi)核的CPU—STR710F-Z2T6 。該芯片是一款基于ARM 芯片。它一方面具有ARM處理器的：低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)又具有豐富的片上資源，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

MPEG-4多媒體編碼芯片則采用北京九為安泰科技有限公司的Mpeg4全D1 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（編碼）EN4000，該芯片提供了豐富的外圍硬件接口：支持CCIR601 建議的16Bit 視頻解碼器接口、32Bit數(shù)據(jù)、81MHz的SDRAM數(shù)據(jù)總線接口、I2C總線接口、I2C外部音頻/PCM編碼器/DSP 接口以及靈活的主機(jī)接口，可以支持多種類型的CPU。 圖2簡(jiǎn)單介紹了MPEG-4硬件視頻壓縮處理的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)接口。

圖片2

圖 2 MPEG-4 硬件視頻壓縮處理的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)接口圖 MPEG-4 視頻采集壓縮模塊以 EN4000 芯片為核心,完成 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)(PAL 或 NTSC 信號(hào))的 A/D 轉(zhuǎn)換, MPEG-4 壓縮 圖 以及與 S3C44B0X 之間的通信功能. 2 中視頻解碼 ADC 把從 攝像頭輸入的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào), 然后進(jìn)行編 碼預(yù)處理, 即把視頻解碼輸出的 CCIR601 格式的信號(hào)轉(zhuǎn)化為編 碼器可以處理的 CIF 或 QCIF 格式,然后再進(jìn)行 MPEG-4 壓縮 編碼.S3C44B0X 上的軟件則通過(guò)總線接口單元來(lái)控制編碼器 的參數(shù)設(shè)置和讀取編碼壓縮后的碼流數(shù)據(jù).

視頻數(shù)據(jù)處理模塊包括以下功能單元: BT829 為核心的 以 以 視頻 ADC 單元; EN4000 為核心的 M PEG-4 視頻壓縮單元; 以 S3C44B0X 為核心構(gòu)成的控制邏輯和總線接口單元.總線接 口單元是視頻數(shù)據(jù)處理模塊與 S3C44B0X 進(jìn)行交互的通道, 可 以和主機(jī)進(jìn)行視頻碼流和控制數(shù)據(jù)的交換.控制邏輯是視頻采 集壓縮模塊的核心, 它控制并協(xié)調(diào)各模塊工作, 提供控制信號(hào), 通過(guò)指令實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各模塊所需要的選通, 緩沖, 讀/寫(xiě)使能, 數(shù)據(jù) 總線和地址總線的切換等等.鏡頭云臺(tái)控制是通過(guò) S3C44B0X 上的 RS-232 口進(jìn)行的, 允許用戶根據(jù)自己的要求調(diào)節(jié)系統(tǒng). 用 戶可以通過(guò)調(diào)節(jié)鏡頭的景深,焦距以及光圈來(lái)調(diào)整圖像質(zhì)量, 還可以通過(guò)云臺(tái)的上下左右調(diào)節(jié)來(lái)獲取不同角度的圖像.由監(jiān) 控中心的客戶機(jī)端軟件通過(guò) SOCKET 網(wǎng)絡(luò)接口, 把調(diào)整信息發(fā) 送給服務(wù)器端, 服務(wù)器接收到控制指令后, 進(jìn)行指令識(shí)別, 然后 完成調(diào)整任務(wù). 向?qū)?yīng)的 RS-232 口發(fā)送指令去控制云臺(tái), 技術(shù)創(chuàng)新

4 視頻數(shù)據(jù)發(fā)送,指令控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)通過(guò)視頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊,將現(xiàn)場(chǎng)采集到的視 頻流數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后, IP 組播的形式通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出 以 去. 對(duì)于發(fā)送來(lái)的視頻數(shù)據(jù), 運(yùn)行在監(jiān)控中心主機(jī)端的視頻數(shù)據(jù) 接收播放模塊一方面可以將其保存起來(lái),作為資料庫(kù)便于以后 查詢及回放; 另一方面還可以實(shí)時(shí)播放出來(lái). 本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)采用了客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu),兩端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立 TCP/IP 連接, 按 照自定義的數(shù)據(jù)通信協(xié)議交換數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)通信和系統(tǒng)控制 功能. 監(jiān)控中心的客戶端向服務(wù)器端申請(qǐng)建立連接, 服務(wù)器* 客戶端向服務(wù)器 到連接請(qǐng)求之后, 和客戶端建立 SOCKET 連接, 發(fā)送控制信號(hào), 服務(wù)器端向客戶端發(fā)送視頻碼流. 服務(wù)器端軟件 軟件設(shè)計(jì)的主要思想如下: 讀取線程, 發(fā)送 運(yùn)行 S3C44B0X 上, 線程和控制線程之間的同步, 防止有限資源的浪費(fèi).

為了充分利用 CPU 計(jì)算能力, 提高系統(tǒng)的整體性能, 在該 系統(tǒng)中采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的調(diào)度.考慮到監(jiān)控中心主機(jī) 要同時(shí)監(jiān)控多個(gè)現(xiàn)場(chǎng), 需要加入多個(gè)組播組的情況. 我們?cè)谠O(shè)計(jì) 系統(tǒng)時(shí)要求監(jiān)控中心端在接收視頻數(shù)據(jù)前應(yīng)向相應(yīng)的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng) 發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求.為此, 我們要建立兩個(gè)通訊通道: 一個(gè)是控制通 道, 一個(gè)為數(shù)據(jù)通道. 控制通道用來(lái)在發(fā)送端和接收端之間建立 會(huì)話, 包括發(fā)送一些數(shù)據(jù)請(qǐng)求和確認(rèn)控制等信息. 接收端在接收 視頻流數(shù)據(jù)前先向相應(yīng)的發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求,發(fā)送端在接收 到數(shù)據(jù)請(qǐng)求后向接收端發(fā)回相應(yīng)的 IP 組播地址和端口, 接收端 則加入該組接收視頻流數(shù)據(jù).為了保證這些控制信息準(zhǔn)確無(wú)誤 地到達(dá)對(duì)方,對(duì)于控制通道我們選擇可靠性較高的 TCP 協(xié)議. 數(shù)據(jù)通道用于視頻流數(shù)據(jù)的通信, 我們選用 VxWorks IP 組播組 來(lái)實(shí)現(xiàn).這兩個(gè)通訊通道互不相關(guān), 各自執(zhí)行自己的任務(wù).

4.1 視頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)

在視頻傳輸中,服務(wù)器端要求碼流讀取和發(fā)送互不干擾, 在 避免讀取和發(fā)送相互等待或者相互沖突的情況出現(xiàn).同樣, 客戶端解碼和接收也存在這個(gè)關(guān)系, 我們可以采用任務(wù)間的通 信功能來(lái)協(xié)調(diào)多個(gè)獨(dú)立任務(wù)間的活動(dòng).VxWorks 提供了一套豐 信號(hào)量, 消息隊(duì)列和管道 富的任務(wù)間通信機(jī)制, 包括共享內(nèi)存, 任務(wù)間通信最直接, 最明顯的方法是訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu). 等等. 由于所有 VxWorks 任務(wù)共存單一的線性地址空間, 在多個(gè)任務(wù) 間共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是非常容易的, 任一程序中定義的各種類型的 全局變量, 都可以被所有任務(wù)直接訪問(wèn).由于實(shí)時(shí)組播的視頻 所以首先要從編碼器中獲得視頻數(shù) 流來(lái)自于 MPEG-4 編碼器, 本設(shè)計(jì)采 據(jù), 這主要通過(guò)訪問(wèn)編碼器所提供的 I/O 端口來(lái)完成. 用了一種基于環(huán)形緩沖區(qū)的多任務(wù)視頻傳輸技術(shù), 較好的解決 了碼流讀取和發(fā)送互不干擾的問(wèn)題. 系統(tǒng)的環(huán)形緩沖區(qū)除了達(dá) 到數(shù)據(jù)分離互斥作用外, 還可以起到平滑碼流的作用.讀取任 務(wù)和發(fā)送任務(wù)是互斥的關(guān)系, 讀取任務(wù)一次從編碼模塊中讀入 使 4 K 的視頻數(shù)據(jù)供發(fā)送任務(wù)處理.在讀取時(shí)為了避免競(jìng)爭(zhēng), 用信號(hào)量對(duì)該環(huán)形緩沖區(qū)進(jìn)行上鎖,以保證訪問(wèn)的互斥進(jìn)行. 發(fā)送任務(wù)的訪問(wèn)環(huán)形緩沖區(qū)的情況也類似. 通過(guò)利用環(huán)形緩沖 區(qū)和互斥鎖完全可以解決這兩個(gè)任務(wù)的同步問(wèn)題.

4.2 指令控制模塊的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)定義了自己的指令系統(tǒng)和指令傳輸協(xié)議.指令可以分 為以下幾類:

工作控制( 傳輸開(kāi)始, 傳輸停止, 存儲(chǔ)控制等); 鏡頭云臺(tái)控 制(焦距, 光圈, 自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)等); 系統(tǒng)設(shè)置(用戶管理, 通信參數(shù)設(shè)置 等), 每條指令前面都有其唯一的識(shí)別標(biāo)志, 服務(wù)器接收到后可 以用來(lái)和其它指令進(jìn)行區(qū)分.

多路復(fù)用的輸入/輸出模型 Select 函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效的管 理套接字.使用工作在無(wú)阻塞方式的套接字, 在一定程度上提 高了程序的效率( 與阻塞套接字相比).但是, 程序需要不斷的 輪詢各個(gè)套接字描述符的情況, 這浪費(fèi)了大量的 CPU 時(shí)間.如 果進(jìn)程不是主動(dòng)地輪詢套接字的情況, 而是將希望監(jiān)視的套接字向系統(tǒng)進(jìn)行登記, 而后采取被動(dòng)的態(tài)度等待, 當(dāng)套接字上發(fā) 生了某些事件后, 系統(tǒng)再以某種方式通知進(jìn)程, 接著進(jìn)程去檢 測(cè)套接字的情況, 發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的事件并進(jìn)行處理.在這種工作方 式下, 進(jìn)程是在已經(jīng)知道在套接字上發(fā)生了事件時(shí), 才對(duì)套接 字進(jìn)行檢測(cè), 而在沒(méi)有事件的情況下, 進(jìn)程將睡眠, 所以這種工 作方式節(jié)省了大量的 CPU 時(shí)間,對(duì)于資源本來(lái)就非常緊張的 系統(tǒng), 可以大大提高系統(tǒng)的整體性能

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于 ARM7 的嵌入式 MPEG-4 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng), 該監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性高,支持基于 Internet 的數(shù)據(jù)傳輸, 的結(jié) C/S 構(gòu)體系允許用戶進(jìn)行遠(yuǎn)端操縱系統(tǒng)的工作方式.系統(tǒng)的各個(gè)子 模塊相對(duì)獨(dú)立, 通過(guò)采用 MPEG-4 視頻壓縮技術(shù), 圖像高清晰, 畫(huà)質(zhì)接近 DVD 效果, 能夠?qū)崿F(xiàn)單畫(huà)面輪流監(jiān)看和 1~16 個(gè)畫(huà)面 同屏監(jiān)看.支持遠(yuǎn)程和本地云臺(tái)控制, 支持多任務(wù)工作方式, 而 監(jiān)看, 遠(yuǎn)程控制可同步進(jìn)行, 監(jiān)控距離隨網(wǎng)絡(luò)延伸 且圖像存儲(chǔ), 而不斷加長(zhǎng), 具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景.

作者創(chuàng)新點(diǎn): 本文提出的矩陣系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)便于將來(lái) 系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展,即使在將來(lái)擴(kuò)展時(shí),也不需要替換現(xiàn)有設(shè)備, 而只需軟件升級(jí)或添加硬件,從而保證了系統(tǒng)的延續(xù)性. 符合模 調(diào)試更加容易,使用更方便. 塊化的設(shè)計(jì)原則,設(shè)計(jì), 調(diào)試更加容易，使用更方便。

通過(guò)采用 MPEG-4 視頻壓縮技術(shù), 圖像高清晰, 畫(huà)質(zhì)接近 能夠?qū)崿F(xiàn)單畫(huà)面輪流監(jiān)看和 1~16 個(gè)畫(huà)面同屏監(jiān)看. DVD 效果, 支持遠(yuǎn)程和本地云臺(tái)控制,能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的可靠傳輸和 MPEG-4 視頻流圖像的平滑傳輸.