基于ARM的遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控終端設(shè)計(jì)

目前在視頻監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域中，有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)較為普遍，然而其有效距離短、成本高，僅適用于小范圍的區(qū)域監(jiān)控，而對(duì)于一些特殊的監(jiān)控場合，如油田采油現(xiàn)場、遠(yuǎn)程環(huán)境采樣、災(zāi)害或突發(fā)事件現(xiàn)場等，由于監(jiān)控點(diǎn)的分布范圍比較廣，難以架設(shè)線纜，因此有線視頻監(jiān)控受固有物理布線的限制無法實(shí)現(xiàn)。但遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控卻不受限制，可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、無線通信技術(shù)和基于TCP／IP的Internet技術(shù)結(jié)合在一起的嵌入式遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)視系統(tǒng)已成為可能。
監(jiān)控系統(tǒng)大多都符合“控制中心一監(jiān)控終端”的構(gòu)建模式?？刂浦行呢?fù)責(zé)收集各監(jiān)控終端上傳的監(jiān)控信息，發(fā)送各種操作命令，控制監(jiān)控終端。監(jiān)控終端置于遠(yuǎn)離控制中心的各監(jiān)控點(diǎn)，負(fù)責(zé)信息采集、傳輸和響應(yīng)控制中心發(fā)出的控制命令。由于監(jiān)控終端對(duì)信息數(shù)據(jù)處理的能力和精度將影響整個(gè)系統(tǒng)的最終性能。ARM微處理器是一款高速、高性能的嵌入式處理器，適合加入操作系統(tǒng)，完成代P／IP協(xié)議，USB通信等復(fù)雜功能；速度快，存儲(chǔ)空間大，適用于視頻處理；具有很強(qiáng)的控制和事物調(diào)度能力，適用于那些既有數(shù)據(jù)處理又有大量事務(wù)需要處理的場合。因此，提出了一種基于ARM的監(jiān)控終端設(shè)計(jì)方案。

1 監(jiān)控終端的硬件設(shè)計(jì)
監(jiān)控終端的硬件設(shè)計(jì)主要由3部分組成，1)由視頻解碼器和視頻編碼壓縮器組成的視頻采集處理模塊；2)以ARM微處理器、存儲(chǔ)器等組成的中央管理控制模塊；3)以GPRS為主的無線傳輸模塊。現(xiàn)場信息通過攝像頭進(jìn)入SAA7111A進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，將模擬視頻信息變成數(shù)字信息，然后再經(jīng)過IME6400進(jìn)行MPEG-4編碼壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)入嵌入式處理器S3C2440，最后S3C2440將壓縮數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送出去。其中ARM微處理器控制整個(gè)監(jiān)控終端。ARM微處理器采用16／32位RISC嵌入式處理器S3C2440。它利用ARM920T內(nèi)核為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。監(jiān)控終端的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1．1 視頻采集處理模塊
視頻采集處理模塊主要由視頻A／D轉(zhuǎn)換解碼器SAA7111A和視頻編碼壓縮器IME6400組成。SAA7111A是一種增強(qiáng)型視頻輸入處理器，它集A／D轉(zhuǎn)換與解碼功能于一身?，F(xiàn)場視頻信息通過攝像頭從SAA7111A的4個(gè)模擬輸入端AI11、AI12、AI21、AI22的某一引腳引入。經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生的Y和UV信號(hào)經(jīng)格式化后從VPO[15：0]引腳輸出。SAA7111A的所有功能均是在I2C總線控制下完成的，嵌入式微處理器S3C2440通過I2C總線對(duì)SAA7111A內(nèi)部的32個(gè)寄存器進(jìn)行配置。SAA7111A內(nèi)部功能原理如圖2所示。

IME64400支持MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4 3種格式的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)；其圖像大小可以編程設(shè)定，最大尺寸可達(dá)2 048x2 048；碼率支持固定和可變碼率壓縮，并且支持動(dòng)態(tài)檢測。IME6400將SAA7111A數(shù)字化后的視頻數(shù)據(jù)送入到IME6400內(nèi)部進(jìn)行MPEG-4壓縮編碼，編碼后的數(shù)據(jù)流經(jīng)SDRAM進(jìn)行緩存，然后流經(jīng)1 KB的FIFO緩沖區(qū)用來滿足編碼數(shù)據(jù)的快速傳遞，當(dāng)FIFO溢出時(shí)，其GPI00引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿的中斷通知主控芯片讀取FIFO中的數(shù)據(jù)。S3C2440通過數(shù)據(jù)線與IME6400的主機(jī)接口相連并對(duì)其內(nèi)部的一系列的寄存器進(jìn)行設(shè)置，IME6400的內(nèi)部功能框圖如圖3所示。