基于Linux平台的视频监控系统研究与应用_杨华明.docx

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1、暨南大学硕士学位论文 题名（中英对照 ）： 基于 Linux平台的视频监控系统研究与应用 Video surveillance systems and applications based on the Linux platform 作者姓名： 杨华明 指导教师姓名 石敏 及学位、职称： 博士、副教授 学科、专业名称： 工科、电子与通信工程 学位类型： 专业学位 论文提交日期： 2016年 6月 论文答辩日期： 2016年 5月 答辩委员会主席： 傅予力 论文评阅人： 盲审 学位授予单位和日期： 暨 南 大 学 2 0 1 6 年 6 月 26日 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是

2、本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成 果，也不包含为获得 暨南大学 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。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 暨南大学 有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并国家有关部门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 暨南大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解

3、密后适用本授权书 ） 随着嵌入式技术、网络技术、图像压缩技术的成熟，视频监控系统得到迅速的发展。 人们生活安全性的要求越来越高，也使得视频监控越发普及。视频监控系统的小型化、系 统稳定、灵活性高、成本低、集成度高等特性使得视频监控系统在生活中越来越普遍，成 为人们生活的有力保障。 本文设计了基于 Linux平台的视频监控系统。 Linux系统具有开放源代码、内核可精简、 支持多种设备驱动以及强大的网络功能等特点。本课题介绍了基于 Hi3520D主控芯片为核 心的开发板平台，介绍板极资源及其开发过程。搭建好软硬件开发环境，完成了 bootloader 引导加载、LinUx3.0.y内核、根文件系

4、统的移植。然后对图像采集模块进行了介绍，对图 像编解码和视频数据的网络传输作了详细的介绍。最后设计了图像显示，视频显示、存储、 回放应用程序，并进行总体测试。测试结果表明，系统能够正常地录像、播放、回放等。 本设计采用模块化的设计思路，这样便于系统的二次开发。经测试，各模块功能不仅 能够 单独实现，亦能够联合实现。最终能够实现预期的视频监控功能。 关键词：嵌入式， Linux， 视频监控，编解码， Hi3520D Abstract With the development of embedded technology, network technology and image compress

5、ion technology, video surveillance system has been development rapidly. With the safety of peoples lives become increasingly demanding, it makes video surveillance more and more popular. Because of Miniaturization, system stability, high flexibility, low cost, high integration, and other characteris

6、tics of the video surveillance system , it becomes more and more common in their lives and being strong protection for peoples lives. This article is designed based video surveillance system Linux platform. Linux which the kernel can be streamlined is an open-source system supporting a variety of de

7、vice drivers and a powerful network functions and so on. This paper describes the main chip Hi3520D that is the core of the board as the platform for the presentation plate and resource development process. Building hardware and software environment for this design, it completes the bootloader boot

8、loader, Linux3.0.y kernel, root file system program portable. And the image acquisition module were introduced, the image codec and video data transmission network were described in detail. Finally, it designs the image display and a video display, storage, playback of application, and the test of w

9、hole system. The results show that the system can be properly recording, display and playback. This design uses a modular design concept, so that it can be using for secondary development conveniently. Through testing, each module can function not only implemented separately, can also joint realizat

10、ion. The system is able to achieve the desired video monitoring eventually. Keywords: embedded, Linux, video surveillance, coding and decoding, Hi3520D 目录 触 . I ABSTRACT . II 录 .HI m会者 i仑 . i i.i研究背景与意义 . 1 1.2研究现状和发展趋势 . 1 1.3研舶 # . 4 1.4论文组织结构 . 5 第二章硬件环境的搭建 . 6 2.1嵌入式系统概述 . 6 2.2 ARM #麟 . 7 2.3硬件

11、模块介绍 . 7 2.4硬件系统总体设计 . 11 2.5本章小结 . 12 第三章嵌入式系统的移植 . 13 3.1软件开发环境的搭建 . 13 3.2 U-BOOT的制作与移植 . 16 3.3内核与文件系统的定制与移植 . 20 3.4本章小结 . 26 第四章视频数据采集及传输 . 27 4.1图像采集模块 . 27 4.2图像编角军码 . 28 4.3视频数据的网络传输 . 35 4_4本章小结 . 41 第五章应用程序设计及总体测试 . 42 5.1图像显示 . 43 5.2视频显示 存储及回方文 . 47 5.3网络视频传输 . 54 5.4本章小结 . 55 第六章总结与展望

12、. 56 6.1 If乍 ,总会吉 . 56 6.2工作展望 . 56 . 57 至文 i射 . 60 III 暨南大学硕士学位论文 第一章绪论 1.1研究背景与意义 随着科技的发展，计算机网络技术和图像压缩技术也得到飞速的发展，使视频监控技 术取得了飞跃式的发展。最原始的监控是通过人力对周围环境的监控。视频监控的出现， 可以在显示终端上通过查看监控画面对周围环境进行监控，以减少人力物力的投入。早期 的视频监控系统从摄像头采集回来的信号是模拟信号的，因此也叫模拟视频监控。模拟视 频监控信号较差、监控画面不清晰等缺点十分明显。随着生活水平的提高，人们对科技服 务生活的要求越来越高，更多的科研人员

13、思考着如何才能做到更好地进行监控，其中包括 怎样提高图像的分辨率、怎样减小设备的体积、怎样让信号传输更远、怎样提升视频监控 的实时性和怎样让监控系统智能分析 化。然而模拟的视频监控无法实现这些性能的要求。 视频监控设备的数字化、网络化和智能化的发展，使得视频监控的应用日益广阔 1。 数字式视频监控设备输出图像质量更加清晰，且数字信号更便于计算机对其进行处理。目 前，视频监控系统的功能从普遍的压缩、存储、传输、显示发展到可以智能化分析，甚至 可以进行物体识别，追踪和报警等服务。而智能化分析可以借助计算机强大的数据运算能 力，实时提取监控视频中关键并且有用的信息进行分析以便自动识别判断监控区域出现

14、的 异常情况，快而准地定位到事故发生现场地点，同时发出相应的警报信号 ，从而实现全天 候、全自动、实时智能的监控。这也是视频监控技术发展的终极目标。 1.2研究现状和发展趋势 1.2.1视频监控发展状况 视频监控设备的发明是以模拟形式出现的，它们主要由模拟摄像机、传输系统、模拟 显示设备部件等构成 2，设备之间传输的模拟视频信号都是通过电缆线连接的。这时的视 频监控系统，由于监控分辨率不高，信号传输不稳定等不足，没能达到预期的监控效果。 随着科学的不断进步，计算机处理数据能力的提升、网络传输带宽的提高及数字图像压缩 技术的成熟，模拟视频监控技术逐渐淡出历史舞台，取而代之的是 数字式视频监控设备

15、。 数字式视频监控是利用计算机的优秀的数据运算能力、可靠稳定的网络传输功能等优 点迅速地发展起来的新型视频监控系统。数字式视频监控的发展，使得视频图像的分辨率 大大地提高，由 QCIF、 CIF、 D1视频格式，发展到现在的 720p、 1080p甚至 2K、 4K的 分辨率的超高清视频格式 3。此前，单个监控设备只可以实现 1路画面监控，现在，一个 设备就能同时实现对多路的监控。视频的压缩编码技术由 MPEG发展到现在的 H.265标准 暨南大学硕上学位论文 4，使得同样大小的视频文件的体积越来越小，同样的网络带宽在单位时间内传输的数据 量越多，相同硬盘空间存储的文件容量越大。 当前，数字视

16、频监控系统有两种：基于 PC主机系统的和基于嵌入式系统的。基于 PC 主机的视频监控系统是将采集的视频信号以数字形式存储或处理的系统。它以 PC主机为 基本硬件，以主机搭载的 linux、 windows等操作系统作为软件的运行平台，再加上视频采 集模块和用户应用程序便组成了一个功能齐全的视频监控系统。但基于 PC机的视频监控 系统有着明显优缺点，其优点是它的性能依赖主机硬件，因而极 易得到提升 5。软件方面 也可以轻而易举地进行维护、修改和升级。但其缺点是它的应用程序稳定性较差、系统维 护难度较大，本地存储记录的视频文件、数据、日志等也极其容易受用户失误操作的影响 而丢失。 基于嵌入式系统的

17、视频监控设备，主要是由作为核心的嵌入式 CPU和输入输出模块、 网络接口等外围设备构成。其以嵌入式操作系统为软件运行平台，再加上视频采集模块和 用户应用程序便可组成完整的监控系统。由于嵌入式操作系统对硬件的依赖性较低，且嵌 入式系统的微控制器具有功耗较低、程序固化，外设的集成度高等特点，也使得系统运 行 起来会更加地流畅。较之基于 PC机的视频监控系统，基于嵌入式视频监控系统的优缺点 要表现得较为均衡，尽管嵌入式系统开发时过程较为繁琐，且通用性不强，需要根据不同 外设的电气特性修改相应驱动处较多。但由于嵌入式系统程序代码的固化性和系统可移植 性好，使得系统运行稳定，且其性能佳，结构小巧紧凑等优

18、点，使得嵌入式视频监控设备 应用越来越广泛，前景越来越广阔。 当前，在工程上应用较多的嵌入式监控设备有 DVR (Digital Video Recorder， 数字视 频录像机 ）、 DVS(Digital Video Server， 数字视频编码器）和 NVR(Network Video Recorder， 网络硬盘录像机） 6。 DVR是将嵌入式处理器与必要的外围硬件集成在一起，加上操作系 统及应用程序而成的设备，它是一个独立的视频监控系统。 DVR通过摄像机从前端采集到 模拟音视频信号，通过 A/D转换模块将其数字化，然后将数字信号进行编码存储到硬盘中 或通过网络设备发送，或送往显示设

19、备显示。 DVR的工作方式是通过缆线直接与摄像头相 连实现实时监控，在规模不大的监控场合下使用得较多。 DVS是一种压缩和音视频信号处 理的专业网络传输设备，其主要工作是将采集到的音视频信号通过压缩编码器进行编码压 缩，再经过网络接口设备发送至目标机接收端。 DVS就像是一个提供强大的网络传输能力 的编码器，由于对网络的依赖性较大，所以它要与网络、存储、解码器、后端平台等的配 合使用下才可以实现其完整功能。 NVR的主要功能是将从网络摄像机设备采集的视频码流 2 暨南大学硕上学位论文 进行存储和进行管理。它的前端输入设备是 IPCamera (网络摄像头 ） 或是视频服务器，其 输入输出都是经

20、过网络打包后的 流媒体数据。目前， NVR在视频监控领域里在技术上是最 为先进、功能最为强大的，在一些大型分布式场景和高端安防领域应用需求较大。 近来，国内从事视频监控设备产品研宄的公司很多，其中研发实力较强、规模较大和 市场占有率较高的公司有海康威视、大华等，其中海康威视在视频监控产品连续四年蝉联 全球视频监控领域第一。国内越来越多的公司在国际市场上的占有额也越来越大。视频监 控领域发展前景十分地广阔，也使得国内在该领域的新兴厂商开始大量涌现，许多厂商借 助行业的发展和国家优惠政策视频监控研发领域迅速成长起来，如宇视科技就是其中之一。 随着国内经济的高速发展和科技的发展，国内从事视频监控领域

21、的企业为我国的监控 领域奠定了牢固基础和为安防行业快速发展做出了极大的贡献。反观于国外，那些发达国 家借助计算机科学、图像处理、机器视觉等高端技术，在视频监控领域研发水平明显领先 于国内，产品也更为成熟。比如，国外较为知名的企业有金砖通讯、安讯士、 Mobotix等， 这些企业研发出许多性能优越的安防产品，并在国际市场上占据了很高的份额。尽管国外 技术较为成熟，但国内的后发 优势、国家相关政策和市场经济的推动也使得国内的视频监 控技术在高速发展。 1.2.2视频监控技术的发展趋势 人们对视频监控设备功能要求的不断提高，也是视频监控技术安防行业的迅速发展的 原因之一。对产品人性化和优越性能的要求

22、和结合计算机网络、云计算、云存储，大数据 等先进技术，使得监控设备呈现出了以下发展趋势： (1) _清化 图像质量是视频监控系统的一个重要的指标，在视频图像分辨率较低时，会出现图像 清晰度低而不能对图像进行后识别或复原操作，这对于一些安全性要求比较高的场合是非 常致命的。高清化对于公安打击犯罪分子 是重要的手段之一，通过高清图像提取犯罪分子 的面部特征进行人面识别，再与数据库采集的面部图像进行匹配，从而轻易地锁定罪犯。 因此高清化在视频监控领域是重要的发展趋势，如今许多企业产品向高清化发展，产品基 本都要求有 720p、 1080p的分辨率，甚至有些企业已经进军 2K、 4K分辨率的产品了。随

23、 着视频图像的高清化，也会带来视频文件过大而导致存储难问题，在技术上，对网络传输 和编解码要求也更高了。尽管如此，高清化也是视频监控领域的重要趋势之一 7。 (2) 集成化 随着科学技术的发展，电子产品都向集成化，小型化发展，以达到产品简便、系统稳 3 暨南大学硕士学位论文 定性等高性能要求。视频监控设备由之前的模拟设备发展到现在的数字型设备。由以前主 控芯片加许多外设逐步发展到现在的集成到单个芯片里，以达到功耗低、系统稳定性的要 求。监控性能也由只能监控 1通道发展到现在的多通道 （ 16路甚至更多）。现在的监控系 统也在板极间加入了许多功能模块，使得在一个系统上实现的功能更加强大。例如系统

24、加 上温湿度传感器、警报传感器等，可以完成对周围环境信息的提取及上报监控中心，因此， 集成化也是未来监控设备产品的发展趋势之一。 (3) 智能化 视频监控的应用，极大地减少人在精神和物力的投入，大大地提高了工作效率、安全 性和实用性，极大地避免了人因长期观察产生疲惫而带来的损失。图像处理技术的发展使 得识别技术广泛应用，可以轻而易举地快速捕获有信息的画面 8。如车牌识别，通过摄像 机前端抓拍的图像进行处理，智能化识别与判断，与交通警察后台系统联动，可以识别违 章违规的车辆，以减少人力的投入。又如智能机器人的应用，可以 实现自动巡逻和守卫， 也可以通过系统注册人脸以检测陌生人。随着视频监控技术的

25、发展，智能化应用将更加广 阔。 (4) 云存储 目前大多数监控设备记录的视频文件都是通过硬盘来存储的。尽管现在硬盘存储空间 大多数都是 TB级的，但随着视频清晰度的提高和长时间的录像，都会出现硬盘存储空间 不足的情况。随着新兴的网络存储技术 “ 云存储 ” 的快速发展和成熟，文件可以通过网络 设备存储到 “ 云 ” 端，这样可以轻松地解决因文件过大而导致存储空间不足的问题。在 “ 云 ” 端存储的文件可以通过网络方便快捷的进行数据存取。虽然 “ 云 ” 存储带来极大的便捷 ， 但同时也带来了网络安全问题和数据安全性问题。 1.3研究内容 视频监控技术经过几十年的发展，如今视频监控技术已经十分成

26、熟了。监控设备在市 面上也形形色色。大概可分为基于 PC机的视频监控系统、基于 DSP视频监控系统、基于 嵌入式视频监控系统三大种。其中基于 PC的视频监控系统操作简便，具有良好的人机接 口，能够很方便地查询本地录像；由于 PC机系统不够稳定，系统容易被入侵，数据的安 全性不高。基于 DSP视频监控系统具有较强处理运算能力，特别适用于视频数据、数据通 信、语音等方面运算。但 DSP的集成度不高，系统 的稳定性较差。基于嵌入式的视频监控 系统发展十分迅速，由于其开源的特性，使得嵌入式监控系统有很好的技术支持。嵌入式 系统具有很好的稳定性，实时性，且成本较低，非常适合于产品的开发。 4 暨南大学硕

27、士学位论文 本课题选取基于嵌入式的视频监控系统作为研宄。本文设计一个适用于通用场合下的 嵌入式视频监控系统，该视频监控系统是基于嵌入式 Linux在 ARM平台上的移植和开发 的，主要从摄像头驱动程序的开发，视频图像的采集，视频服务器的建立，视频客服端的 实现和网络传输的实现等内容进行研宄。该视频监控系统具有实时监控功能、录像回放功 能、压缩处理功能、视频存储备份功能、网络功能等。 1.4论文组织结构 本文共分六章，本小节简要阐述本文的内容组织结构与各章的安排，如下： 第一章为绪论部分，主要阐述了视频监控的研宄背景和当前国内外发展状况以及发展 趋势，简要论述本课题的研宄内容和论文章节的安排。

28、第二章主要介绍硬件环境的搭建。简要地介绍了嵌入式系统和 ARM处理器以及系统 硬件模块的介绍和硬件系统的总体设计。 第三章介绍了嵌入式系统的移植。分别从软件开发环境的搭建、 bootloader的制作与移 植、内核的移植和文件系统的移植等方面进行介绍。 第四章介绍了视频数据的采集及传输。介绍了图像采集模块、编码、解码以及与网络 传输有关协议。 第五章介绍了测试本设计的系统各模块功能，完成各模块功能的实现，通过对图像显 示，视频显示、存储、回放及网络视频传输的程序分板及测试，得出实验结果。 第六章是总结和展望，主要对课题进行总结了工作。分析本课题中的不足之处及对视 频监控系统今后的展望。 5 暨

29、南大学硕士学位论文 第二章硬件环境的搭建 2.1嵌入式系统概述 目前为止，嵌入式系统尚未有官方标准的定义，但行业内有一个被普遍接受的定义： 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，对成本、体积、可 靠性、功能、功耗有严格要求的专用计算机系统 9。简单地说，嵌入式系统就是将应用软 件和硬件集成于一体，与 PC机中 BIOS的工作方式相类似，且系统具有代码精简、移植 性好、系统内核可裁减、集成度高、响应速度快等特性，多用于实时多任务的场合。以 ARM 架构的 CPU为例子，加上其他外设和移植不同类型的嵌入式操作系统以及应用程序，便可 以开发出不同功能和用途不一的产品 1。 嵌

30、入式系统是小型计算机系统，它主要包括软件和硬件两部分，硬件部分有嵌入式 CPU、 存储器、网络接口等硬件模块；软件主要是操作系统和应用程序。其中嵌入式 CPU 是硬件架构核心部件，较之通用性强的 CPU， 嵌入式 CPU多数是为特定场景定制而设计 的。随着 soc技术的发展，芯片生产厂商把相应的功能模块以 IP核的形式将其加入芯片中， 因此系统功耗更低，系统运行更加稳定。以高集成度 CPU为基础，在板极间再加上外围设 备则可以完成文件存储、数据通信、系统调试、显示等其他特定功能，形成一个完整的系 统 11。 嵌入式操作系统是一种具有很强的专用性的系统，但它同时也具备通用性操作系统的 特点。以嵌

31、入式 linux操作系统为例 ，它 为用户提供 API接口以方便用户抽象化硬件，直 接进行读写操作即可 。它 还提供与硬件驱动程序交互的接口，用户不必理会硬件特性，将 其看成设备一样进行驱动即可。嵌入式操作系统可以高效地管理硬件驱动问题，因此可以 减轻开发者因硬件驱动移植带来的繁琐，从而轻松高效地开发、维护系统。嵌入式操作系 具有代码固化、稳定性高、硬件适应性好等特性，因此嵌入式操作系统在实时高效性十分 出色 12。 嵌入式应用程序是指运行在嵌入式系统硬件平台上用来实现开发者或用户需求的软 件系统。由于嵌入式程序固化、精简等特性，因此系统表现安全性较好。在嵌入式软件移 植过程中，开发者应尽可能

32、优化程序，以达到精简程序的目的，提高系统运行效率。 嵌入式系统应用领域十分广阔，在移动存储、制造工业、网络通信设备、工程控制、 智能仪表、军事武器控制、消费电 子产品等方面均有广泛应用 13。 6 暨南大学硕上学位论文 2.2 ARM处理器 ARM是一个公司的名称，也是一类微处理器的通称。 ARM公司设计出了大量低功耗、 高性能、廉价的 RISC芯片，并与之配套开发相应软件和提供技术支持。由于 ARM公司 设计的处理器具有功耗低、性能高、价格较低的特点，使得它应用十分广泛，并逐步占据 我们生活中电子产品消费、通讯信息系统、网络系统、工业控制等领域。 ARM公司自己不生产芯片也不卖芯片，而是转让

33、它的设计许可给合作伙伴公司，由 它们来生产各类功能用途不一的芯片。 ARM设计的芯片性能的优越且价格低廉，许多著 名的半导体公司纷纷与 ARM公司合作，在全球范围的合作商已有上百家。其中， ARM公 司的 32位 RISC微处理器在全球占据了 75%以上的市场份额，特别是手机市场，其占据了 垄断地位。并且由于 32位 CPU价格不断下降和开发环境的进一步成熟， ARM芯片会被使 用的更加广泛 14。 ARM公司专注于内核设计，它设计出的芯片内核成本低、功耗低、性 能优，特有 16/32位双指令集。事实上 ARM已成为消费类电子、手持 PDA、 网络通信设 备等应 用解决方案 RISC实际标准。

34、 ARM 架构处理器有许多系列，如： ARM7、 ARM9、 ARM11 和 SecureCore、 Cortex 等其中每个系列都提供一套特定的方案性能用来满足设计开发者对体积、性能、功耗的需 求。 2.3硬件模块介绍 2.3.1存储器模块 Hi3520D 芯片有一个支持 16bitDDR 位宽的 DDRC (DDR2/3 SDRAM Controller)， 其 主要功能是对动态存储器 DDR2/3 SDRAM的存取控制 。它拥 有以下特点： 1) DDRC提供 1个 DDR2/3 SDRAM片选空间，支持数据总线位宽为 16bit、 地址总线 位宽最大支持 15bit。 最大容量支持 5

35、12MB 2) 支持 ODT功能、支持自动功耗控制。 3) 支持 DDR2/3 SDRAM 的 Power Down、 SELF Refresh 等低功耗模式。 4) 支持 DDR2 SDRAM 的 burst4、 burst8 的传输模式； DDR3 SDRAM 的 burst8 传输模 式。 DDRC支持 16bit互联模式，其拓补结构如图 2.1所示： 7 暨南大学硕上学位论文 图 2.1 Hi3520D与 DDR3的拓补结构图 Hi3520D 芯片有一个 SFC (Serial Peripheral Interface Flash Controller， 即 SPI Flash 控 制

36、器）。 Hi3520D只支持 SPI Nor Flash而不支持 NAND Flash， 所以系统只能从 Nor Flash 中进行 Boot。 SPI的功能有如下特点： 1) 接口时钟频率可编程。 2) 收 /发分开的宽度 16bit、 深度为 256的 FIFO。 3) 串行数据帧长度可编程： 4bit 16bit。 4) 内部提供环回测试模式。 5) 支持 DMA操作。 6) 支持 SPI、 MicroWire、 TI同步串行三种接口，支持单帧和连续帧格式。 7) 支持 SPI全双工工作模式，时钟极性、相位可配置。 Hi3520D有 1组 SPI接口，支持片选 0和片选 1， SPI的片

37、选 1只支持 Master接口， 片选 0支持 Master和 Slave接口。如 SPI接 Slave时的应用如图 2.2示。 8 暨南大学硕士学位论文 图 2.3 Ethernet模块逻辑框图 图 2.2 SPI 与 Slave 接口 2.3.2网络模块 Hi3520D的以太网模块中包含一个 MAC控制器，用来控制网络接口信号的收发。它 支持全双工或半双工工作模式，速率支持 10Mbit/s或 100Mbit/s。 它对内置 PHY提供了 MII接口，对片外提供 RMII接口，还有可配置的 8组 DMAC地址过滤表，其作用是对网 络接口输入的数据帧进行选择性过滤接收，并有效地对 CPU端口

38、进行流量限制，以保证 CPU不被大流量攻击 15。图 2.3为 Ethernet模块逻辑框图。内置的 PHY在单板上的电路如 图 2.4所示。 9 暨南大学硕士学位论文 2.3.3 USB 接 USB 是 Universal Serial Bus (通用串行总线）的缩写。 Hi3520D 内置的 USB 2.0 Host 控制器支持 High-speed (480Mbit/s)、 Full-speed (12Mbit/s)和 Lowspeed (1.5Mbit/s)三 种数据传输。开发者或用户可按需选择工作模式。本课题单板中的 USB连接示意图如图 2.5 示。 图 2.5 USB连接图 2.

39、3.4其他接口 Hi3520D这款芯片除了性能较好，还提供了丰富的外围接口，除了以上介绍的接口之 外，还支持如 BT.656 (mux) /BT.1120 (mux)接口，接收视频数据存入指定的内存区域并 利用视频与图形处理接口进行相应的处理，输出不同的视频流；还有标准 RS232串口，可 支持 1200 115200bit/s波特率的收发 ;还有红外遥控接收单元 IR(Infrared Remoter)、 RS485 接口 、 GPIO 等。 10 暨南大学硕上学位论文 2.4硬件系统总体设计 本课题采用嵌入式 Linux作为操作系统，源于 Linux的开源性、众多开发者技术支持 和系统高度

40、的稳定性等优点。本设计采用的主控芯片是海思公司生产的 Hi3520D芯片， Hi3520D是采用了 ARM Cortex A9架构内核，集成了 H.264编解码 IP核且提供了丰富的 外围接口的一款性能较好的处理器，其主频可以达到 660MHz， 可以满足本设计的所有功 能要求， Hi3520D硬件结构如图 2.6示。主控芯片部分主要负责从摄像机前端采集的图像 进行处理、图像的编解码、系统控制等。摄像机采集到的图像还需经过 NVP6114芯片后才 将图像传输给主控芯片处理（图像处理、编码存储、输出显示）。通过网络功能，可以将 采集的图像信息上传到网络服务器或通过网络的访问直接查看本地记录等。如图 2.7为系 统硬件框图。 图 2.6 Hi3520D系统结构 暨南大学硕上学位论文 2.5本章小结 主要阐述了系统硬件接口及硬件环境的搭建。简单地介绍了嵌入式系统的定义及其组 成模块和应用领域等。 ARM处理器性能的优势非常适合嵌入式系统主控芯片。简要地介 绍了硬件系统总体设计方案，并对系统硬件板极间的存储器接口模块、网络接模块口 、 USB 接口、其他接口进行了分析。 12 暨南大学硕上学位论文 第三章嵌入式系统的移植 嵌入式系统的移