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1、基于ARM的视频采集系统的设计与实现摘 要本文根据家庭视频采集系统的规定，提出一种基于ARM的网络视频采集方案。方案规定视频的实时传播、实时监控。本系统以Int scale 芯片和嵌入式inux系统为平台,在平台中搭建网络视频服务器，并以它为中介，负责将USB摄像头采集到得视频数据传播到网络服务器中，最后发送到申请监控的远程PC机中，远程C只需在网页中便能实时的看到监控端的视频图像。论文一方面论述了嵌入式网络视频采集技术的发展、现状和前景,然后简介了嵌入式硬件系统构造和嵌入式Liux操作系统的特点，论述了嵌入式硬件整体构造，使人们大体的完整的对系统硬件有具体的理解,实际记录了嵌入式操作系统内核
2、的编译和移植，简介了otloder的基本原理和启动过程,实现了视频采集程序的编译和移植,研究了嵌入式一般驱动程序的使用。随后，本文具体描述了视频采集程序的整体构造框图和具体功能代码块、网络通信编程技术、图像编解码、嵌入式视频服。核心词：AM;嵌入式；Liu;视频采集目 录摘要第1章 引言111 课题的背景和来源112 本文的内容及重要工作3第2章嵌入式ARM系统硬件构造简介3.1 视频监控系统构造简介3.2M解决器简介2.3 cle体系构造42. 重要硬件电路阐明7第3章嵌入式M系统软件构造93.1 inux操作系统简介92 交叉编译环境的建立1033 嵌入式Linx操作系统移植.3.1 Bo
3、otLoder移植3.2 inux 内核移植123.3.3 嵌入式文献系统133.4 Linux下的程序调试14第4章USB设备驱动程序设计14.1 设备驱动程序简介154.2Ln下驱动程序的实现184.3 B摄像头驱动程序设计0第5章视频采集功能的设计2351基于V4的编程.1. 摄像头有关数据构造4512 摄像头基本功能实现5.3 视频数据采集95. 图像编解码32.1编解码简介325.2.2 系统压缩技术3第1章 引言1.1 课题的背景和来源2世纪的网络化、数字化让人们的生活每天都发生着翻天覆地的变化，获取信息的以便和快捷可以使人们在信息化的今天领先一步发明出巨大的利益，而获取信息的重要
4、途径就是眼睛。据记录，人类采集信息的80%来自视觉。图像和视频是对客观事物生动、形象的描述，是一种最直观的体现方式。而视频监控技术由于它以便快捷、生动形象、信息丰富等特点日益受到人们的青睐,并在各行各业得到广泛的应用。与此同步,现代网络和数字技术的迅速发展也为视频监控技术的发展奠定了坚实的基本。1世纪,嵌入式技术、多媒体解决技术进一步发展，为视频监控系统的发展提供了新的出路嵌入式视频监控系统。嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可以剪裁,具有高稳定、低成本、功耗低、速度快、实时好的专用计算机系统,它由嵌入式微解决器,配以周边硬件设备,接口电路构成。嵌入式系统内部使用嵌入式操作系统，安装专用的功能软
5、件。嵌入式技术把硬件和软件集于一体，独立工作。嵌入式视频监控系统比其她视频采集系统在布局区域范畴上要广泛；由于使用IP技术，嵌入式视频监控技术比其她视频采集系统更具紧密的结合度，可以充足运用现代网络技术的成果,并能构成复杂的视频监控网络;性能上,嵌入式视频采集系统继承了嵌入式技术的长处,非常适合自动化的环境。因此,嵌入式视频采集技术正在国内迅速的发展,积极的研究会加强我们在这方面技术的学习,也会为视频监控技术的发展奉献力量。1.2 本文的内容及重要工作根据毕业设计的初衷,我们需要设计基于RM的网络视频采集系统。在监控系统中,视频采集、传播、播放的功能不是由专门视频解决芯片完毕,而是由软件实现。
6、论文一方面简介了嵌入式ARM系统的硬件构造和软件构造,以便人们熟悉RM和Lu系统,涉及嵌入式设备的硬件构造，逻辑框图和Linux的基本操作、安装措施;第二,研究了嵌入式的某些驱动程序，重要是摄像头驱动程序V4L,系统中选用的摄像头芯片中星微301;第三，研究了视频监控的具体流程和实现方式,让人们在总体上对整个系统有一种大概的认知。本次设计的目的只有一种,就是实现视频的实时监控。环绕它，不管是硬件构造还是软件流程,都需要学习和研究，不断调试,决不放弃。总之,论文的内容都是环绕如何建立一种视频采集系统。无论是从哪个方面，我们都是为这个目的而努力。第2章 嵌入式RM系统硬件构造简介2.1 视频监控系
7、统构造简介网络视频监控系统是基于嵌入式技术设计的。嵌入式并没有统一的定义,但目前有一种广泛而又被承认的规范:将软件产品固化到硬件平台上，完毕应有的功能既是嵌入式。基于嵌入式AR技术的视频监控系统服务器端采用摄像头不断的采集图像,压缩成视频流，然后通过网络发送到申请监控的客户端。监控系统的使用者可以在远程实现网页上的实时监控和某些简朴的功能操作。系统整体构造如图2.所示1。图2.1系统整体构造图该系统中CU采用基于A的PA0微解决器，通过在其上运营Lin操作系统,执行oa视频服务器,接受并解决来自摄像头的图像信号，通过以太网控制器发送至远端,实现视频数据的远程传播和接受,达到视频监控的目的2。2
8、.2 RM解决器简介ARM,既是一种公司的名字，也是对一类微解决器的通称。RM嵌入式微解决器是全球领先的1/3位ISK解决器芯片知识产权设计供应商ARM(vancedISMachie)公司的产品。AR公司自身不直接从事芯片生产,而是依托转让设计许可,由合伙公司生产各具特色的芯片。ARM解决器以其完整的体系构造，极小的体积、极低的功耗、极低的成本、极高的性能，及时根据嵌入对象的不同进行功能上的扩展的优势，在众多种类的嵌入式微解决器中脱颖而出。基于RM技术的微解决器应用占据了32位SC微解决器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐渐渗入到我们生活的各个方面。采用RC架构的RM微解决器一般具有如下特
9、点：（1） 采用固定长度的指令格式,指令规整、简朴、基本寻址方式有23种;(2) 使用单周期指令,便于流水线操作执行；(3） 大量使用寄存器,数据解决指令只对寄存器进行操作，以提高指令的执行效率;()所有的指令都可根据前面的执行成果决定与否被执行,从而提高指令的执行效率；(5）可用加载/存储指令批量传播数据,以提高数据的传播效率；(6)可在一条数据解决指令中同步完毕逻辑解决和移位解决；(7)在循环解决中使用地址的自动增减来提高运营效率。目前,M解决器有R7、ARM9、AM9E、 A10、ARM0、SeurCore、StgRM和XScale等系列。每个系列除了具有M体系构造的共同特点以外，均有各
10、自的特点和应用领域。2.3 Xce体系构造Xsa核是采用A5TE架构的解决器，是Ie公司的StongAR的升级换代产品，它具有高性能、低功耗等特点，并在流水线设计、SP解决和指令设计中有很大改善。R的体系构造是基于RISK的，Xcale是ARM解决器的一种，因此ale具有RI的基本特性。并且针对嵌入式系统，Sle构架还引入了eium解决器工艺和系统构造技术，实现了enim微解决器体系构造的一系列高性能技术，达到了高性能、低功耗和小体积等嵌入式系统规定的特性。它的特点有:超流水线、高主频、存储体系、分支预测和指令集体系构造。本设计采用的就是基于英特尔Xsle构架的一种32位嵌入式解决器，它除了应
11、用于掌上电脑之中外，还可以应用于智能手机、网络存储设备、骨干网路由器等电子设备。PXA27x系列解决器是英特尔目前最新推出的嵌入式解决器。它的时钟频率从12到624Mz不等，并内建6M的堆栈型Ine SrataFash内存。内置了英特尔的无线MX技术，可以明显提高多媒体性能。UA70-P是一款基于INTLXSC PXA270解决器，针对高效嵌入式系统教学和实验科研的平台。这款设备重要涉及核心板与底版两个部分,核心板重要集成了高速的PA270 U,配套的存储器，网卡等设备;底版重要是多种类型的接口与扩展口。核心板（8层PC电路)系统涉及：CP： INTEP270（50M),支持DB调试;SDAM
12、: 4M工作在10M外频上；FLAS: 32 ITENo FA;Net： 100 thrnetcnroller（LAN91C1）;SPERIO： WINOND 83977；CLD: ILIX 5144 (117SR O)；总线驱动器: 若干;核心板正面如图2.所示，核心板背面如图2.所示。图2. 核心板正面图图2 核心板背面图底版（4层PCB电路）如图2.4所示。涉及：Ethenet: 10/100接口1个ART： 6个(涉及R32，S485,DA,全功能串口）SB1.1：2个(个st一种devi)PS2：2个（EBRD&MOUSE)原则并口：1个PCMCIA: 1个DE:个SMM: 1个SM
13、C:1个CAERA：1个9PIN功能扩展口：个4X5 小键盘CPU_JA CPLD_TAGLEDSHARP LQ080G01 8寸真彩LCD 640X480VG 60X80LED 8X8点阵一组7段ED数码管 4个 图.4 底幅员2.4 重要硬件电路阐明嵌入式设备除了以ARM芯片为重要控制单元,也有诸多周边电路和外围设备，它们有的协助ARM解决信号、有的负责存储数据、有的进行网络连接、有的用来数据通信，这些周边设备缺一不可,不能替代。一方面简介核心总线，总线是CPU和其她设备的桥梁。CPU是通过总线信号来控制SRAM ，FLASH,网卡,SUPERIO等外部设备的，无论是低速还是高速,只要是与
14、总线有关的芯片，都要和U总线信号有关。另一方面，研究嵌入式系统内存SDAM。DRA是嵌入式系统的内存，具有单位空间存储容量大和价格便宜的长处,已广泛应用在多种嵌入式系统中。当系统启动时,CPU一方面从复位地址x处读取启动代码，在完毕系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运营，以提高系统的运营速度。同步，系统及顾客堆栈、运营数据也都放在RM中。SDRAM的存储单元可以理解为一种电容,总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定期刷新(充电)。因此，要在系统中使用SDA，就规定微解决器具有刷新控制逻辑,或在系统中此外加入刷新控制逻辑电路。PX270芯片在片内具有独立的DRAM刷新控制逻辑，可以便地与SDRAM接口。除了SDAM，FAH也是一种存储媒介。FASH一般具有NOR型和ND型。NND型FLASH单元密度高,写入和擦除速度非常快，并且一般NAND型FLAH的存储容量很大。R型FAS的长处是芯片内执行命令,这样应用程序可以直接在FASH内运营,不用进入内存,使得它的传播效率很高。嵌入式设备最大的长处就是网络功能强大，它能像P同样以便地连接到互联网上，这些功能都是网络控制器的作用。也
