2022年嵌入式Linux系统下的视频服务器解析方案 .pdf

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1、嵌入式 Linux 系统下的视频服务器解析方案0 引言通信网络已经普及到人类生活的各个方面，布控区域广阔的网络视频采集系统也在迅速的发展，嵌入式视频采集系统的服务器直接连入已经建成的网络，既没有线缆长度的限制，也没有信号衰减的限制，通过没有距离概念的网络，彻底抛弃了地域的限制。系统具有几乎无限的无缝扩展能力，所有设备都以IP 地址划分，增加设备只是意味着IP 地址的增加，可组成非常复杂的视频采集系统，服务器输出的视频数据已完成模拟到数字的转换并压缩，采用TCP/IP 协议在网络上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频信息传输。本文根据网络视频采集的需要，将网络传输与视频采集相结合，设计了以S3C

2、2440为核心的USB摄像头视频采集和嵌入式Linux 系统下的视频服务器，从而实现了远程网络视频信息采集。1 系统总体设计该系统是以ARM9 处理器 S3C2440为核心， 在嵌入式Linux 系统平台下， 通过 USB摄像头采集视频信息，然后对所得到的视频数据通过内部总线送到视频服务器MJPG-streamer 上，视频服务器经过对图像压缩处理，经过以太网传输出去，远端客户机通过浏览器或者专用软件访问视频服务器，即可浏览现场信息，从而实现网络视频采集。系统总体。2 系统硬件设计系统的硬件框图。系统处理器采用高性能ARM9 处理器 S3C2440 ，S3C2440是基于 ARM920T 核心

3、的 RISC 处理器，主频为 400 MHz ，实现了 MMU ，具有 AMBA 总线和哈佛结构高速缓冲体系结构，有独立的16 KB的指令缓存和16 KB 的数据缓存。主要应用于高性能，低价格，低功耗的嵌入式设备和手持设备。处理器内部集成了完备的硬件资源，外部存储控制器，4 通道 DMA ，3 通道的 UART ，2通道 SPI，2 通道 USB主机和 1 通道 USB设备， 4 通道 PWM 定时器和内部看门狗定时器，130个 GPIO等。NAND FLASH 采用 K9F2G08 ，该存储芯片容量大，高达256 MB，改写速度非常快，易于使用，具有可靠的耐用性，适合用于大量数据存储，该FL

4、ASH以 512 B 为块进行读写操作，通过输入输出接口传送地址和命令，传递专门的数据接口与CPU相连，数据总线为8 b ，写入操作必须在空白区域进行，所以在改写数据时要先进行擦除，然后再写入。NAND FLAsH在本系统中用来存放bootloader引导代码，Linux 内核代码以及Yaffs 文件系统。SDRAM 为同步动态随机存储器，类似于PC机的内存，在系统启动时，先将内核代码从FLASH复制到 SDRAM 中，用来程序的读取，存储，执行，从而提高CPU读取和写入数据的速度。本采用 2 片 32 MB 的 HY57V作为系统内存，把他们并联起来形成32 位的数据总线，提高CPU的访问速

5、度，增加运行Linux 系统的流畅性。由于SDRAM 掉电不能保存数据，所以要不断的进行动态刷新来保存数据，使用之前要进行初始化。目前最流行的以太网控制器是DAVICOM 公司的 DM9000网卡芯片，该芯片自适应10 Mb/s和100 Mb/s 的网络，处理器通过GPIO与网卡相连，支持3.3 V 接口电压， 32 位接口存储器可以方便直接与S3C2440相连，在连接RJ-45 接口，即可实现以太网物理层和数据链路层的连接。设备驱动程序在Linux 操作系统下可以方便的移植，故选择此网卡芯片作为以太网控制器。摄像头采用市场普通USB摄像头，即插即用，处理器通过USB控制器控制摄像头。3 系统

6、软件设计本系统软件可分为Bootloader ， Linux 内核，Yaffs文件系统和MJPG-streamer 视频服务器，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 系统框图。“Bootloader是在操作系统运行之前运行的一段小程序，来完成硬件设备的初始化，从而将系统软硬件环境带到合适状态，为最终调用操作系统做好准备” 。Bootloader可以从 SAMSUNG公司官方网站下载，经过交叉编译

7、生成Bin 文件，下载到板子上。Linux 内核采用 Linux 2.6.32 版本， 运行 make menuconfig 配置万能驱动USB摄像头，在 Device Drivers下， 选择 Multimedia device ， 选择 Video Capture adapters ， 选择 V4L USB devices ，选择 GSPA based webcams ，即可选择万能驱动USB摄像头。系统采用Yaffs 文件系统， Yaffs是专为嵌入式系统使用NAND 型闪存而设计的一种日志型文件系统。它减少了一些功能，速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小，所以系统采用Yaffs 文

8、件系统。MJPG-streamer 是一款免费基于IP 地址的视频流服务器，它的输入插件从摄像头读取视频数据，这个输入插件产生视频数据并将视频数据复制到内存中，它有多个输出插件将这些视频数据经过处理，其中最重要的输出插件是网站服务器插件，它将视频数据传送到用户浏览器中， MJPG-streamer的工作就是将其中的一个输入插件和多个输出插件绑定在一起，所有的工作都是通过它的各个插件完成的。MJPG-stream er 源码包可从SourceForge 网站下载使用。各个文件如下：(1)input_testpicture.so。这是一个图像测试插件，它将预设好的图像编译成一个头文件，可以在没有摄

9、像头的情况下传输图像，从而方便调试程序。(2)input_uvc.so。此文件调用USB摄像头驱动程序V4L2，从摄像头读取视频数据。(3)input_control.so。这个文件实现对摄像头转动的控制接口。(4)output_http.so。 这是一个功能齐全的网站服务器，它不仅可以从单一文件夹中处理文件，还可以执行一定的命令，它可以从输入插件中处理一幅图像，也可以将输入插件的视频文件根据现有M-JPEG标准以 HTTP视频数据服务流形式输出。(5)output_file.so。这个插件的功能是将输入插件的JPEG图像存储到特定的文件夹下，它可以用来抓取图像。将 MJPG-streamer

10、 视频流服务器移植到目标板上运行，从而可以实现网络视频数据的采集，具体移植过程：(1) 首先移植MJPG-streamer依赖的jpeg库。在 /usr/local目录下解压源码包tar xvzf jpegsrc.v8b.tar.gz。(2) 修改配置文件 ./configure-prefix=/usr/video/jpeg-host=arm-linux-gnueabi， 编译：make，安装： make install，最后将 /usr/local/video/jpeg/lib目录下的libjpeg.so.8文件拷贝到文件系统中的lib目录下。(3) 解压源码包： tar zxvf mjpg

11、-streamer.tar.gz; (4) 修改源码：修改顶层Makefile及 plugins目录中的各级Makefile将所有 CC=gcc修改为CC=arm-linux-gcc。 修 改 /usr/local/mjpg-streamer-r63/plugins/input_uvc目 录 下 的Makfile文件， 在 CFLAGS+=-O2-DLINUX-D_GNU_SOURCE-Wall-shared-fPIC后加上 I/usr/loc al/video/jpeg/include，把$(CC)$(CFLAGS)-ljpeg-o$input_uvc.c v412uvc.lo jpeg_u

12、tils.lodynctrl.lo代码修改为$(CC)$(CFLAGS)-ljpeg-L/usr/local/video/jpeg/lib-o$input_uvc.c v412uvc.lojpeg_utils.lo dynctrl.lo，从而加载前面编译安装的jpeg库文件，使得MJPG-streamer 能够调用到jpeg 库。(5) 交叉编译： make CC=arm-linux-gcc，交叉编译器为arm-linux-gcc4.3.2，生成 ARM 板可执行的二进制文件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师

13、精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 网络视频采集系统软件流程图。4 系统测试将应用程序通过超级终端工具传输到ARM 板上， 设置视频服务器应用程序start_uvc.sh开机启动，将交换机引出的双绞线通过RJ-45 接口连接到ARM 板，在超级终端下进入ARM 板，用ifconfig命令配置服务器相应网段的IP 地址，将板子上电之后即可执行视频采集程序。从客户端浏览器输入ARM 板 IP 地址发出访问请求，服务器接收到请求后与客户端建立连接，将视频数据发送到客户端监听端口，客户端就可以得到连续的现场现场画面，从而实现网络视频采集功能

14、。客户端测试画面。5 结语随着互联网的不断发展，视频信息采集进入到一个新的时代，本系统设计基于S3C2440的高速信息处理能力和丰富的硬件接口，在网络功能强大的Linux操作系统平台下，移植MJPG-streamer视频流服务器，模块结构清晰，易于管理，利用现有网络资源，很容易实现远程的网络视频采集，克服了现有视频采集的距离问题，开发简单，可移植性高，并且系统运行稳定。系统改进思路：无线局域网WLAN 成为无线通信使用热点，通过移植WIFI 模块可以实现无线网络视频采集，从而摆脱网线的限制，更加方便使用，在MJPG-streamer软件中有一个input_control.so的输入插件没有用到，加上该插件可以实现摄像头的位置的控制，比如自动跟踪的功能，另外可以加入智能模式识别算法，从摄像头读取的视频信息识别物体，辨别出人、动物、汽车等物体，从而是系统功能更加强大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -