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1、摘 要随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自动化，智能化程度的不断的提高，家居安防技术正在不断发展。基于ARM的嵌入式Linux系统以其强大的功能而倍受关注，目前在消费电子、工业控制等众多领域得到了广泛的应用。传统的个人计算机的视频监控系统已经越来越不能满足现代人的需求。消费者希望自己可以实时“看见”现场的情况，并且可以远程控制现场的一些自动化设备来处理紧急情况。 本文分析了前人的研究成果并在通过自己对个人计算机的视频监控系统的理解，研究了一种通过ARM的嵌入式Linux系统的视频监控系统设计与实现的方案，且实现了实时监控监控的目的。这个项目的方案在硬件上采用的是三星上成熟的ARM体系
2、Exynos 4412型号的Cortex-A9架构处理器平台，以USB摄像头作为视频采集设备；在软件上采用了嵌入式Linux开发环境以及应用程序的开发，包括交叉编译工具环境的建立，TFTP和NFS的配置，BootLoader配置，Linux内核移植以及根文件系统的创建，并重点分析了在嵌入式Linux平台上进行USB摄像头驱动的开发流程，介绍了基于Video4linux2（简称V4L2）的视频采集编程接口API以及基于RGB格式转化为JPEG格式的图像压缩理论实现的方法，实现了摄像头的图像采集。此系统不但具有易维护性、可扩展性和安全性等这些嵌入式基本特点，而且充分融合了嵌入式和通信技术。使得本系
3、统的功能扩展性非常好，可以稍做定制就可以应用于很多其它场合。关键字：微电子，嵌入式Linux，ARM（Cortex-A9），Exynos 4412，USB摄像头，Video4linux2，APIABSTRACTWith the rapid development of modern power electronic technology and microelectronics technology, automation, intelligent degree of continuous improvement, home security and technology are develo
4、ping continuously. Based on ARM embedded Linux system with its powerful function and attention, in the consumer electronics, industrial control, and many other fields has been widely used. The traditional video monitoring system has been more and more of the personal computer cannot meet the needs o
5、f modern people. Consumers hope oneself can see the scene real-time, and can remote control the scene of some of the automation equipment to deal with an emergency.This paper analyzes the research achievements of predecessors and through his understanding of video monitoring system of the personal c
6、omputer, study a through the ARM embedded Linux system, video monitoring system design and implementation scheme, and achieve the goal of the real-time monitoring.Scheme on the hardware used in this project is mature on samsung ARM system Exynos 4412 model A9 architecture processor architecture plat
7、form,with USB camera as the video acquisition device; Embedded Linux development environment has been used in the software and application development, including the establishment of the cross compile tools environment, TFTP configuration and NFS, BootLoader configuration, the Linux kernel transplan
8、tation and the creation of the root file system, And analyzed on the embedded Linux platform for USB camera driver development process, introduction based Video4linux2 (referred V4L2) video capture programming interface (API) and RGB format into JPEG format image compression method based on the theo
9、ry of implementation, to achieve a camera image acquisition.This system not only has easy maintainability, scalability, and security such as embedded basic characteristics, and to fully mix the embedded and communication technology. Make the function expansibility of this system is very good, we cou
10、ld do a little customization can be applied in many other occasions.Keywords:Microelectronics, Embedded Linux, ARM (Cortex-A9), Exynos 4412, USB camera, Video4linux2, API目录第1章课题整体框架11.1 课题任务11.2 课题要求11.3 研究意义1第2章设计方案32.1 嵌入式系统简介32.2 硬件部分32.2.1 硬件开发平台32.2.1 ARM微处理器52.2.3 摄像头选择62.3软件部分72.3.1linux操作系统7
11、2.3.2软件开发环境的创建7第3章实现功能123.1 实现功能描述123.2 软件设计133.2.1 软件设计思路描述133.2.2 linux平台上进行USB摄像头驱动开发流程143.2.3 基于RGB格式转化为JPEG格式的图像压缩理论实现203.2.4 建立linux环境下的服务器21第4章调试与实现234.1 调试中遇到的重点与难点234.2 解决方案234.3 实现展示（附上仿真图或实物照片）24第5章总结275.1 论文总结275.2 未来展望27参考文献29致谢30附录31附录一： 主函数main.c31附录二： camera下实现的接口功能函数321) camera_prog
12、ress.c 负责采集图片322) camera.c 自己定义的接口描述383) convert.c RGB格式转化为JPEG格式的图像压缩理论实现46附录三： linux环境下的服务器 socket.c53第1章 课题整体框架1.1 课题任务本文是在电子科技大学成都学院课程设计的基础上自己实际进行实验开发实现了“基于linux的视频监控系统设计与实现”的方案，在深入研究了嵌入式Linux操作系统、视频数据采集与流媒体实时传输技术的基础上将上述三者结合起来设计了一套网络视频监控系统，并且成功的进行了视频的采集。1.2 课题要求根据课题的要求，采用了以成熟的ARM体系架构的Cortex-A9处理
13、器平台系统架构，设计出了一种基于linux系统下的视频信号实时采集系统。论文的设计工作主要集中在下面的几个方面：1) 软件开发环境的创建，比如linux环境下交叉编译工具环境的建立，TFTP和NFS的配置，BootLoader配置，Linux内核移植以及根文件系统的创建；2) 分析了在嵌入式linux平台上进行USB摄像头驱动的开发流程；3) 基于Video4linux2（简称V4L2）的视频采集编程接口API； 4) 基于RGB格式转化为JPEG格式的图像压缩理论实现；5) 建立linux环境下的服务器，并完成Linux下视频采集的程序的设计，提供源代码。1.3 研究意义随着嵌入式、物联网技
14、术快速发展，视频监控系统技术在现代各个领域内应用越来越广泛，其中包括可以用于智能家居系统，智能农业系统上的视频处理收集、监控模块中，可以用于智能医疗系统和安防监控系统中实时监控功能，比如用于现场的数据采集、数据处理、安全防范、信息获取、实时监控等功能，从而大大提高管理效率，使人们的工作水平得到显著的提高。在监控领域中，实时传送视频、音频、多媒体动画等数字媒体文件的技术越来越成为研究热点，而这种技术就称为流媒体传输技术。基于这样的流媒体传输技术就可以适用于更大的视频数据处理、监控，从而保证了为远程视频监控提供高效可行且价格低廉的解决方案。为了确保系统整体性能的稳定和高效，同时满足未来物联网系统的
15、需求，实现资源的共享，从而使人们有能力解决以往在有限的资源下很难解决的问题，本文提出了基于linux系统下以成熟的ARM体系架构的Cortex-A9处理器平台，以USB摄像头作为视频采集设备的设计与实现方案。所以基于这样的研究，对未来物联网系统的数据处理、信息安全和安防监控有着重要的意义第2章 设计方案2.1 嵌入式系统简介嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂
16、运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。良好的总体方案设计是设计开发的关键，本系统设计方案包括硬件和软件两大部分，硬件部分包括摄像头模块和硬件开发平台；软件部分包括linux操作系统、驱动程序、linux环境下交叉编译工具环境的建立，TFTP和NFS的配置，BootLoader配置，linux内核移植以及根文件系统的创建，以及基于Video4linux2（简称V4L2）的视频采集编程接
