基于ARM的移動視頻監(jiān)控終端設計與實現(xiàn)

0 引言
隨著人們對生活和工作環(huán)境的安全性的要求不斷提高，安全防范的重要性越來越突出。視頻監(jiān)控技術在各個領域發(fā)揮著越來越重要的作用，比如對森林、旅游景點、城市小區(qū)等通過視頻監(jiān)控來實時監(jiān)控現(xiàn)場發(fā)生的情況。將嵌入式技術和無線網(wǎng)絡技術應用于視頻監(jiān)控終端，與傳統(tǒng)的有線視頻監(jiān)控相比，無線視頻監(jiān)控擺脫了網(wǎng)絡電纜的束縛，提高了視頻監(jiān)控的靈活性和可擴展性。監(jiān)控人員可以攜帶手持監(jiān)控設備而不必在固定位置值守來監(jiān)控現(xiàn)場。
在無線網(wǎng)絡環(huán)境下傳輸視頻，龐大的視頻信息量對有限的傳輸帶寬是難以承受的，成為阻礙其應用的瓶頸之一，因此，需要高效率的視頻壓縮標準來滿足無線傳輸帶寬的需求。新一代視頻壓縮標準H．264是面向Internet和無線網(wǎng)絡的視頻圖像編解碼技術，它不僅提高了壓縮效率，而且增加了網(wǎng)絡適應能力，降低了網(wǎng)絡帶寬的需求。H．264標準定義了視頻編碼層VCL(Video Coding Layer)和網(wǎng)絡提取層NAL(Network Abstraction Layer)。視頻編碼層主要采用幀內(nèi)預測、幀間預測、變換和量化、熵編解碼等技術實現(xiàn)視頻壓縮功能，網(wǎng)絡提取層將編碼后的數(shù)據(jù)封裝成NALU單元，以適應在無線網(wǎng)絡中傳輸。
移動視頻監(jiān)控終端以ARM微處理器為核心，剪裁適合視頻監(jiān)控終端的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。通過配備無線網(wǎng)卡接收監(jiān)控前端壓縮視頻數(shù)據(jù)，解碼、顯示監(jiān)控前端發(fā)送的視頻流，實時顯示前端監(jiān)控畫面。本文將重點闡述在視頻傳輸過程中采用RTP／UDP／IP協(xié)議時，出現(xiàn)的視頻包亂序、丟包處理方法，以及在ARM平臺上對H．264解碼器的移植和實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)的硬件平臺
系統(tǒng)硬件平臺主要由嵌入式微處理器、NANDFLASH，SDRAM，IEEE802．11協(xié)議無線網(wǎng)卡、LCD模塊組成。本系統(tǒng)的微處理器選用三星公司ARM9內(nèi)核的S3C2440，系統(tǒng)時鐘采用400 MHz的工作頻率。S3C2440內(nèi)部集成了大量的功能單元，包括：存儲器控制器有8個Bank區(qū)間、LCD控制器、USB控制器以及豐富的外設接口資源，根據(jù)視頻監(jiān)控終端的需求，在此基礎上進行外圍電路的配置和擴展。視頻監(jiān)控終端硬件框圖如圖1所示。

存儲器包括ROM和RAM兩部分，ROM配備了非線性結構的K9F1208UOM容量為64M×8 b的NAND FLASH芯片；RAM配備2片HY57V561620BT—H組成32位數(shù)據(jù)總線的SDRAM，適用監(jiān)控終端處理龐大視頻數(shù)據(jù)的需求。在USB Host接口上外接一塊基于IEEE802．11協(xié)議的無線網(wǎng)卡，通過無線AP端點接收監(jiān)控前端視頻數(shù)據(jù)。液晶屏選用TFT真彩液晶屏，并配備相應的觸摸屏實現(xiàn)人機交互的目的。

2 系統(tǒng)的軟件設計
移動視頻監(jiān)控終端軟件設計以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為核心，作為一種開源操作系統(tǒng)，Linux具有支持多種硬件平臺、豐富的設備驅動和良好的網(wǎng)絡功能等特點。針對監(jiān)控終端的具體應用對內(nèi)核進行配置，剪裁出合適的系統(tǒng)。監(jiān)控終端應用軟件是建立在操作系統(tǒng)之上，為實現(xiàn)RTP／UDP／IP協(xié)議下接收H．264視頻流和ffmpeg解碼庫實時解碼視頻流。