基于ARM的視頻安全監(jiān)控終端的設(shè)計與實現(xiàn)
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（1）鍵入命令make menuconfig，對內(nèi)核進(jìn)行配置，選擇YAFFS文件系統(tǒng)，支持NFS啟動，系統(tǒng)使用的是USB接口的攝像頭，故要啟用USB設(shè)備支持模塊，包括USB設(shè)備文件支持模塊、USB主控制器驅(qū)動模塊等。此外，USB攝像頭屬于視頻設(shè)備，為了使應(yīng)用程序能夠訪問它，還需要啟用Video4Linux模塊。
?。?）用make dep命令生成內(nèi)核程序間依賴關(guān)系。
?。?）make zImage命令生成內(nèi)核映像文件。
（4）make modules和make modules_install命令生成系統(tǒng)可加載模塊。
這樣就生成了zImage內(nèi)核映像文件，把它下載到目標(biāo)平臺的Flash中。
本設(shè)計采用USB外置攝像頭，在內(nèi)核配置時要求以模塊形式加載。首先要完成驅(qū)動程序，驅(qū)動中需要提供基本的I/O操作接口函數(shù)open、read、write、close的實現(xiàn)，對中斷的處理實現(xiàn)，內(nèi)存映射功能以及對I/O通道的控制接口函數(shù)ioctl等，并把他們定義在struct file_operations中。這樣當(dāng)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件進(jìn)行諸如open、close、read、write等，系統(tǒng)調(diào)用操作時，嵌入式Linux內(nèi)核將通過file_operations結(jié)構(gòu)訪問驅(qū)動程序提供的函數(shù)。接著把USB驅(qū)動程序編譯成可以動態(tài)加載的模塊，這樣攝像頭就可正常工作了。
視頻監(jiān)控終端軟件的設(shè)計
視頻監(jiān)控終端軟件按功能分為三部分：視頻采集、壓縮、傳輸。這個軟件的開發(fā)都是基于先前配置好的嵌入式內(nèi)核。
(1）視頻采集部分
使用Video4Linux接口函數(shù)訪問USB攝像頭設(shè)備，捕獲實時的視頻流。首先完成v4l_struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，如設(shè)備基本信息，圖像屬性，各個信號源屬性等；采集模塊一方面通過USB集線器采集USB攝像頭中的圖像，另一方面啟動多個采集線程，分別在不同的端口上監(jiān)聽，一旦有請求連接，采集線程立即從設(shè)備緩沖區(qū)中把視頻流數(shù)據(jù)讀出，放入到視頻處理緩沖區(qū)中進(jìn)行下一步的處理。
(2）視頻數(shù)據(jù)的壓縮部分
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，大量的數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，為了保證傳輸質(zhì)量和傳輸實時性，就需要在傳輸之前進(jìn)行編碼壓縮以減少數(shù)據(jù)量，本文采用MPEG-4編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。在網(wǎng)絡(luò)上可以下載到開源的xvidcore軟件作為視頻壓縮的核心算法，xvidcore是一個高效的、移植性很強(qiáng)的多媒體編碼軟件，將它在PC機(jī)上進(jìn)行交叉編譯，生成的文件拷貝到目標(biāo)系統(tǒng)下。
(3) 視頻數(shù)據(jù)傳輸部分
傳輸模塊的作用在于把壓縮之后的視頻流傳送到遠(yuǎn)程的PC機(jī)客戶上，視頻流數(shù)據(jù)的傳輸是基于TCP/IP協(xié)議。視頻傳輸采用了標(biāo)準(zhǔn)的RTP傳輸協(xié)議。RTP是目前解決流媒體實時傳輸問題的最好辦法，在Linux平臺上進(jìn)行實時流媒體編程，需要使用一些開放源代碼的RTP庫，如LIBRTP、JRTPLIB等。定義一種較為簡單的握手協(xié)議：PC機(jī)端的采集程序不停地發(fā)請求數(shù)據(jù)包到采集終端，采集終端把已經(jīng)捕獲的圖像打包返回給主機(jī)。每個RTP信息包被封裝在UDP消息段中，然后再封裝在IP數(shù)據(jù)包中發(fā)送出去。接收方自動組裝接收到的數(shù)據(jù)幀，還原成視頻數(shù)據(jù)。
結(jié)束語
本文介紹了一種基于ARM的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，采用軟壓縮算法，討論了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。本系統(tǒng)和市場上其它視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，開發(fā)周期短，價格低廉，適用于對視頻圖像要求不太高的場合。
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