基于ARM11的嵌入式网络视频监控系统的设计与实现_唐永彬.docx
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1、 暨前大学硕女学位论文 题名(中英对照 ): 基于 ARM11 的嵌入式网络视频监控系统的设计与实现 The design and implement of embedded network video monitoring system based on ARMll 作者姓名:唐永彬 指导教师姓名杨恢东 及学位、职称:博 、教授 学科、专业名称:通信与信息系统 论文提交日期: 2山 论文答辩日期: 2。 /.屋 答辩委员会主席: 7 妻仁 论文评阅人: 郝 J 王丑 女处 学位授予单位和曰期 独 创 性 声 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中
2、特别加 W 标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果,也不包含为获得 壁 南大学 或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名; 签字曰期: 7 /U. 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 聲南大学 有关保留、使用学位论文的规 定,有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查 阅和借阅。本人授权 璧南大学 可 W 将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索,可 心采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文
3、在解密后适用本授权书 ) 学 位 论 文 作 者 签 名 : 导 师 签 名 : 签字曰期:立 6/.6 .I 签字曰期: 2 U. 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 电话: 通讯地址: 邮编 摘要 近年来嵌入式技术、互联网技术的飞速发展,嵌入式网络视频监控系统的研 究与实现越来越受到业界的重视。目前,网络视频监控系统设备都是 (个人计算 机为核必进行处理的。利用个人计算机强大的处理能力和通用的接口,设计专口 视频监控系统硬件设备,应用非常广泛。但因为其体积庞大、成本高、功耗大, 因此许多场合这类设备并不适合于视频监控。在这种需求下,设计一种灵活性高、 成本低、高性能的嵌入式视频监控系统成
4、为了这个领域的需要。 本文主要研究了 W 基于 ARM11 体系结构的 S3C6410 处理器为核也的嵌入式 网络视频监控系统的设计与实现相关理论与可行性,并且在这个基础上提出了一 种基于巧 C6410处理器实现基于 B/S 结构的嵌入式视频监控系统的解决方案。具 体包含有:系统的硬件结构的介绍和软件结构设计、系统软件平台的搭建、视频 采集模块和网络控制传输模块的设计与实现。该视频监控系统可由用户主机通 过网络浏览器进行远程的系统管理和视频监控。该系统的总体设计中充分考虑到 视频监控系统开发的通用性,使得该系统可 W 作为一个通用的视频监控系统,使 其具有较好的可扩展性,便于在此基础上进行二次
5、 开发。 本文最后部分给出了整个嵌入式网络视频监控系统的演示。结果表明本系统 基础上实现了设计中所给出的功能,验证了整个系统设计的正确性和合理性。 关键词:嵌入式、视频监控、 S3C6410、 B/S、 网络 Ab 巧巧 ct In recent years, embedded technology and I打 ternet technology developed rapidly, and the embedded network video monitoring system was paid 側化 and moi*e attention 1:0 by Indus 任 y. Curren
6、tly, the network video mo 打 itoring system equipment is operating on personal computer. By utilizing personal conpliter processing power and a common inter 拉ce, the equ 争 ment designed specifically for video surveillance system hardware was widely used. However, because of its large size, high cost,
7、 power consunptioi cm so many occasions such equipment is not suitable for video monitoring. In this demand, a flex 化 le, low cost high-performance embedded video monitoring system was required in this 打 eld. Theory and 按 asibility of embedded network video monitoring system based on S3C6410 ARMll p
8、rocessor core, was studied. O 打 this basis, the embedded video monitoring systems solution based on B/S structure was propo 化 d .This paper spec 近 cally included: introduction !: the hardware structure and software design sys 化 m software platform struc 化 res, video capUire mod 山 e and network contr
9、ol transfer module design and implementation. This video monitoring system could be control to set video monitoring by the uHlizing network browser remotely. The oveiall design of the system fiilly took into account the ge打 erality, so the sys化 m could be used as a general video mo打 itoring system s
10、o that it had better scalability 1:o 技 cilitate the secondary development. This pap 巧 gave the embedded network video monitoring system demo in the last part. The results showed that the system design in the function to verified the correctness and ratio 打 a 化 y of the whole system Keywords: embed、
11、video monitoring、 S3C6410、B/S、 network 目录 摘要 . I Abstract . II 胃录 . Ill 第 1 胃绪 . 1 1.1 嵌入式系统的定文和特点 . 1 1.2 嵌入式网络视频监控系统概述 . 1 1.3 嵌入式网络视频监控系统的现状 . 2 1.4 嵌入式网络视频监控系统的研制意义 . 3 1.5 论文研究内容与结构安排 . 4 第 2 章嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 . 6 2.1 嵌入式网络视频监控系统设计思路和要点 . 6 2.2 基于 ARM11 核的拍 C6410 处理器简介 . 8 2.3 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台简
12、介 . 9 2.4 OK6410 开发板硬件资源 . 10 第 3 章软件开发平台 . 口 3.1 嵌入式操作系统 . 口 3.2 嵌入式操作系统选型原贝 IJ . 14 3.3 嵌入式 Linux 描述 . 14 34 Linux 内核移植流程简介 . 16 3.4.1 Linux 内核源代码目录结构 . 17 3.4.2Linux 内核编译 . 18 3.4.3 宿主机 /目标板开发方式 . 19 3.4.化 1 眶设备驱动 . 20 3.4.5Linux 设备驱动的加载 . 20 第 4 章摄入式网络视频监控系统设计 . 22 4.1 嵌入式网络视频监控系统总体设计 . 22 4.2 a
13、rm-linux 交叉编译王具链的建立 . 23 III 4.3 引导程序 U-Boot 的介绍与移植 . 24 4.3.1BootLoader 启动流程 . 24 4.3.2 U-Bo 饥简介 . 25 4.3.3 移植 U-Boot . 25 4.3.4 增加 U-Boot 对 DM9000AE 的支持 . 25 4.3.5 增力 U-Boot 对 yaffs2 文件系统支持 . 26 4.4 Linux 内核移植 . 27 4.5 DM9000 网卡驱动移植 . 29 4.6 建立 NFS 网络文件系统 . 33 4.7 U 巧摄像头驱动的移植 . 34 4.7.1 USB 驱动移植 .
14、 34 4.7.2 USB 摄像头驱动移植 . 35 第 5 章视频图像采集程序设计与调试 . 37 S.lVideoForLinux 简介 . 37 5.2 VideoForLinux 支持的数据结构 W 及其用途 . 37 5.3 视频 像采集流程 . 39 5.4 视频图像压缩处理 . 44 5.4.1巧 C6410 JPEG 编码的特性研究与分析 . 巧 5.4.2JPEG 编码定义 . 45 5.4.3 JPEG 编码模程序设计 . 47 第 6 章嵌入式视频监控系统的程序设计与开发 . 50 6.1 网络通信协议 . 扣 6.1.1 TCP/IP 协议简介 . 51 6.1.2 L
15、inux 网络编程下套接字的使用 . 52 6.1.3 套接字的地址结构 . 53 6.1.4 套接字常用函数介绍 . 54 6.2 客端 /服务器模式 . 55 6.3 HTTP 协议概述 . 57 6.3.1 HTTP 协议的宏观过程 . 57 6.4 系统模块分析和设计 . 巧 6.4.1 监控系统的主函数 . 58 6.4.2 多客户端支持的分析设计 . 58 6.4.3 视频数据传送模块分析设计 . 60 6.5 系统测试 . 62 第 7 章总结与展望 . 63 . 65 在学校期间发表论文清单 . 68 M 记 . 69 第 1 章绪论 1.1嵌入式系统的定义和特点 嵌入式系统可
16、 W 这样地定义: tiU 十算机技术为基础、 W 应用为中必、软件硬 件可 W 进行裁剪、适用于应用系统,对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要 求的专用的计算机系统。突出的特点是嵌入、专用。 从上世纪末起,微型机 W 低廉的价格,小型的体积,高速的运算等特点迅速 占据了市场,它的智能化特征无论在个人消费领域或者工业控制领域都发挥了重 要的作用,而且经常被组装成各种各样的形症,嵌入到一个特殊的系统中去,进 行专口的智能化的控制。因此,计算机就这样没有了原来的概念与通用的功能, 为了区别于通用的个人计算机系统,将此类为了专用的领域而嵌入到系统中的计 算机系统统称为嵌入式计算机系统,简称为嵌入式
17、系统。 嵌入式系统中的核也部分为嵌入式设备,这种设备在生活中比较常见:移动 电话、电子手表、 MPVMP4 播放器、机顶盒等等,涵盖了通信、网络、工控、 汽车、军用工业等各大领域。广义地说,随着技术的进步,嵌入式设备的性能越 来越高,如今的移动电话的性能并不弱于普通个人通用计算机。 嵌入式设备通常被应用于专用领域,与通用的个人计算机相比较,有软硬件 可 W裁减和高性能、低成本、低功耗等特点。 1.2嵌入式网络视频监控系统概述 极入式网络视频监控系统在监控领域的应用十分么广泛,通常被配置应用在 银行、商场、民航、宾馆等众多场合。它本身就是一个简单的微型计算机系统可 11 单独地工作运行,而且通过
18、最新的互联网技术可 1与其他网络设备一起构成更 大规模的嵌入式监控系统。早期的嵌入式网络视频监控系统由于半导体微电子技 术和互联网技术发展的限制,只能进行相对静态的图像或者是低分辨率的、低画 质的视频采集,功能比较简单,易用性和实用性方面均比较差。然而,近几十年 来随着半导体微电子电子技术和计算机软件 W 及硬件技 术、互联网技术的迅猛发 展,嵌入式网络视频监控系统无论在功能和结构上还是在操作方式及易用性上 都发生了翻天覆地的变化。现代嵌入式网络视频监控系统在实现精准的视频数据 采集的基础上,还实现了视频数据的高速传输,实现了视频图像采集、视频图像 分析与编解码、视频图像的应缩、控制参数设置的
19、智能化。它使得使用者更加全 方位、更加方便快捷、更及时迅速、更准确地操作成为了可能,为各种领域的监 控提供了重要的保证 II Z1。 现代嵌入式网络视频监控系统的性能参数包括有:视频数据传输速率、视频 图像分辨率、视频图像顿数、系统实时性、易用性、扩展性等等,并且随着技术 的发展在实际应用环境对实际的参数要求更加严格, W 保证更加全面而又准确的 视频监控。 嵌入式网络视频监控系统可被定义为,通过通信网络将现场的视频或者图 像数据传送到监控的客户端(可是专用的监控客户端软件或者是通用浏览器 IE 等),并且接受客户端的设置和控制。嵌入式网络视频监控系统包括嵌入式设备、 嵌入式系统软件和监控客户
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