1．引言
多媒體監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)之一，它以直觀、方便、信息內(nèi)容豐富等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合。而隨著嵌入式系統(tǒng)和視頻壓縮技術(shù)的不斷發(fā)展，基于嵌入式技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也得到了快速的發(fā)展與應(yīng)用。其通過把攝像機(jī)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)編碼和傳輸。在客戶端，通過安裝監(jiān)控軟件，或者直接通過Web進(jìn)行監(jiān)控。采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能，直接支持網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理，使得監(jiān)控范圍達(dá)到了一定的廣度。
此外，嵌入式處理器的發(fā)展也日新月異，有專注于控制的ARM系列處理器，擅長(zhǎng)快速計(jì)算的DSP處理器，還有一些針對(duì)性非常強(qiáng)的處理器，可以實(shí)現(xiàn)硬件視頻編解碼等。而德州儀器（TI）新近推出的針對(duì)便攜式高清（HD）視頻產(chǎn)品市場(chǎng)的達(dá)芬奇（DaVinci）處理器TMS320DM355處理器，結(jié)合了它們的特長(zhǎng)。其內(nèi)部具有一個(gè)ARM9EJ-S的主處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制，同時(shí)也集成了一個(gè)MPEG/JPEG協(xié)處理器，專注于MPEG/JPEG算法的實(shí)現(xiàn)。其內(nèi)部的視頻處理子系統(tǒng)（VPSS）及其它外設(shè)可方便快速的實(shí)現(xiàn)視頻的采集、預(yù)處理、顯示、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?。同時(shí)，其低廉的價(jià)格也為用戶降低了成本。而本設(shè)計(jì)即選用此處理器。
2．視頻監(jiān)控系統(tǒng)整體框架
本嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路、客戶監(jiān)控端等3部分組成。視頻服務(wù)器負(fù)責(zé)音視頻等數(shù)據(jù)的采集、壓縮處理等，網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路將視頻服務(wù)器壓縮和發(fā)送的多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，而客戶端監(jiān)控部分接收音視頻數(shù)據(jù)，進(jìn)行解壓、顯示以及對(duì)視頻服務(wù)器的控制等。整個(gè)系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。
圖1視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖
2.1．視頻服務(wù)器
視頻服務(wù)器采用德州儀器（TI）新近推出的達(dá)芬奇(DaVinci)系列處理器TMS320DM355作為主處理器，接收CCD攝像頭采集的視頻信號(hào)，進(jìn)行預(yù)處理及MPEG4壓縮，然后將壓縮后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。同時(shí)，接收上位機(jī)發(fā)送的命令，解析并且執(zhí)行。每個(gè)設(shè)備都具有*的ID，當(dāng)客戶端進(jìn)行連接時(shí)，服務(wù)器會(huì)首先檢查ID號(hào)是否匹配，以防止惡意連接。此外，當(dāng)視頻服務(wù)器運(yùn)行異常時(shí)，其內(nèi)部的守護(hù)進(jìn)程會(huì)進(jìn)行監(jiān)視，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行重啟。
2.2．網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路
網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路負(fù)責(zé)多媒體數(shù)據(jù)的傳輸。此處，可以根據(jù)實(shí)際需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路的選擇。局域網(wǎng)（LAN）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、INTERNET、CDMA、3G等都是可供選擇的傳輸鏈路。其中，局域網(wǎng)（LAN）和無線局域網(wǎng)（WLAN）帶寬充足、穩(wěn)定，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但會(huì)受到距離的限制。INTERNET和CDMA網(wǎng)絡(luò)可以使監(jiān)控距離得到擴(kuò)展，但是其帶寬受限，圖像質(zhì)量會(huì)受到影響。而*的3G網(wǎng)絡(luò)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，帶寬在靜止?fàn)顟B(tài)下可以達(dá)到2Mbps，但是其在穩(wěn)定性方面還待測(cè)試。用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行選擇，或者直接搭建專線網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)各自的監(jiān)控指標(biāo)。
2.3．客戶監(jiān)控端
客戶端主要與各個(gè)視頻服務(wù)器進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?？蛻舳丝梢圆捎肞C機(jī)或者便攜式設(shè)備，與網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路相連，通過上位機(jī)軟件與視頻服務(wù)器連接，接收視頻服務(wù)器發(fā)送的多媒體數(shù)據(jù)，進(jìn)行解碼，然后在上位機(jī)顯示。同時(shí)，向視頻服務(wù)器發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)、鏡頭等的控制。3．視頻服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)3.1．整體框架視頻服務(wù)器完成視頻的采集、MPEG4壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸，以及云臺(tái)、鏡頭等的控制。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
圖2視頻服務(wù)器硬件結(jié)構(gòu)框圖
4.1．系統(tǒng)上電及引導(dǎo)程序
系統(tǒng)上電時(shí)，是由DM355的輸入引腳BTSEL[1:0]來決定從ROM或者AEMIF啟動(dòng)。此設(shè)計(jì)處選擇從ROM啟動(dòng)。此時(shí)，系統(tǒng)直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)部ROM的起始地址（0X00008000）執(zhí)行指令。內(nèi)嵌的ROM啟動(dòng)代碼（RBL）進(jìn)行一些配置操作，然后讀取BOOTCFG寄存器來決定是從NAND、MMC/SD或者UART啟動(dòng)。本設(shè)計(jì)選擇NAND啟動(dòng)。NANDflash里預(yù)先燒寫好了U-boot、Linux內(nèi)核以及根文件系統(tǒng)。NAND啟動(dòng)以后，會(huì)讀取bootloader的stage1部分的指令對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的設(shè)置，然后將stage2部分的代碼搬移到SDRAM中進(jìn)行執(zhí)行。當(dāng)用戶選擇啟動(dòng)內(nèi)核時(shí)，bootloader將內(nèi)核從NANDflash里搬運(yùn)到SDRAM，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的起始地址進(jìn)行執(zhí)行，啟動(dòng)內(nèi)核。
4.2．嵌入式Linux操作系統(tǒng)
嵌入式Linux操作系統(tǒng)是針對(duì)不同的應(yīng)用需求，對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行裁剪修改使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。它開放源碼，內(nèi)核小、效率高，適用于多種CPU和硬件平臺(tái)，性能穩(wěn)定，可移植性好等特點(diǎn)為其開辟了一片屬于自己的空間。
本設(shè)計(jì)選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各硬件模塊的驅(qū)動(dòng)的添加及移植，用戶應(yīng)用程序的編寫及調(diào)試。
