基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種以ARM926-EJS微處理器為主控制器、Linux為操作系統(tǒng)、WCDMA網(wǎng)絡(luò)為傳輸網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端。給出了視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。重點(diǎn)介紹了視頻采集、壓縮編碼、無(wú)線發(fā)送過(guò)程。將視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端輸出的H．264視頻流封裝成大小合適的RTP數(shù)據(jù)包，然后通過(guò)IEEE 802．11g無(wú)線傳輸模塊發(fā)送到3G傳輸網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性和可靠性，在搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域得到了較廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：監(jiān)控前端；H．264編碼；RTP／RTCP協(xié)議；ARM；Linux

0 引言
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們?nèi)粘Ｉ钪邪踩珕?wèn)題得到越來(lái)越高的重視。視頻監(jiān)控作為安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，使得人們可以遠(yuǎn)距離的觀察和調(diào)度被控區(qū)域的能力，以其直觀、準(zhǔn)確、及時(shí)和信息內(nèi)容豐富等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化小區(qū)、交通、運(yùn)輸、消防等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求的不斷提高，監(jiān)控系統(tǒng)也經(jīng)歷了從模擬監(jiān)控時(shí)代到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時(shí)代的飛速發(fā)展變化。基于國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的3G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有強(qiáng)大的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，能夠克服由于地理位置、布線成本和遠(yuǎn)距離監(jiān)控等帶來(lái)的問(wèn)題。相對(duì)于有限傳輸，無(wú)線傳輸模式具有安裝方便、靈活性強(qiáng)、性價(jià)比高等特性，諸多優(yōu)勢(shì)使得無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)成為如今視頻監(jiān)控領(lǐng)域新的發(fā)展方向。
基于這一發(fā)展方向，ARM微處理器具有體積小、功耗低、成本低、性能高等優(yōu)點(diǎn)，Linux操作系統(tǒng)具有開(kāi)放源碼、可裁剪、易操作等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端采用ARM926-EJS微處理器和Linux操作系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊把采集、壓縮編碼好的視頻流發(fā)送到3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中。本文重點(diǎn)闡述對(duì)視頻信號(hào)的采集、壓縮編碼、發(fā)送過(guò)程。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端硬件設(shè)計(jì)
無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端，主要完成現(xiàn)場(chǎng)視頻的采集、壓縮編碼、發(fā)送。系統(tǒng)硬件平臺(tái)主要由嵌入式微處理器ARM926-EJS，NAND FLASH，DDR2、TVP5150視頻輸入、CH7024視頻輸出、網(wǎng)口LAN8700、LC6311無(wú)線發(fā)射模塊等組成。ARM926-EJS處理器具有EMMA支持強(qiáng)大的視頻處理控制，亮度、飽和度、對(duì)比度、自動(dòng)白平衡等參數(shù)可調(diào)。允許使用全功能操作系統(tǒng)，功耗低、時(shí)鐘頻率為400MHz。所以選擇ARM926-EJS為核心微處理器。存儲(chǔ)器包括RAM和ROM兩部分，RAM采用高速SDRAMHYB18M1G320BF-7．5對(duì)處理視頻數(shù)據(jù)有非常好的優(yōu)勢(shì)，ROM采用非線性K9F2G08ROA -JIBO NANDFLASH芯片，其存儲(chǔ)容量高于線性結(jié)構(gòu)的NORFLASH。TVP5150具有超低功耗、支持NTSC／PAL／SECAM等格式的高性能視頻解碼器，通過(guò)ARM926EJS對(duì)TVP5150進(jìn)行控制使得對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行A／D解碼，達(dá)到對(duì)視頻采集的目的。ARM926-EJS輸出的數(shù)字視頻信號(hào)通過(guò)CH7024進(jìn)行D／A解碼轉(zhuǎn)換成PAL制式的模擬信號(hào)。基于IEEE 802．11b／g協(xié)議無(wú)線傳輸模塊SIM5218，通過(guò)USB與ARM926-EJS進(jìn)行連接。無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端硬件原理圖如圖1所示。