ARM遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案分析

　摘要：在ARM 微處理器平臺(tái)上移植嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，完成視頻采集任務(wù)，并以服務(wù)器方式將圖像發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)以ARM9 微處理器AT91RM9200 為主處理器，采用普通USB 攝像頭作為圖像采集設(shè)備，構(gòu)建了一種可靠性好、價(jià)格低廉和使用方便的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
　　0 引言
　　在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，視頻監(jiān)控主要有模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，但只適合于小范圍的區(qū)域監(jiān)控，而且系統(tǒng)的擴(kuò)展能力差，已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。后者又可分為基于PC 機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)與PC 視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，很適合于在銀行、學(xué)校等公共場(chǎng)所的安全監(jiān)控。采用USB 攝像頭作為視頻采集設(shè)備的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)，更由于其價(jià)格低廉、通用性好且接口標(biāo)準(zhǔn)而備受青睞。
　　本系統(tǒng)基于 ARM9 處理器和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，利用USB 接口攝像頭實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像采集任務(wù)，同時(shí)直接將數(shù)據(jù)以視頻服務(wù)器方式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，用戶可以直接通過(guò)Web 瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
　　1 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
　　1.1 微處理器模塊
　　平臺(tái)采用 ATMEL 公司的AT91RM9200 處理器，AT91RM9200 是基于ARM920T 內(nèi)核的低功耗32 位RISC 微處理器，其主頻為180MHz，處理速度快，功能強(qiáng)，性價(jià)比高，能很好滿足嵌入式Linux 系統(tǒng)的需求，還集成了包括USB2.0 主機(jī)端口和設(shè)備端口以及10/100MBase-T 以太網(wǎng)接口。在此基礎(chǔ)上，配置了64M 的Nand Flash 用作存儲(chǔ)設(shè)備，2×32M的32 為SDRAM。處理器通過(guò)USB 接口連接攝像頭，通過(guò)以太網(wǎng)接口連接網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)硬件平臺(tái)功能如圖1 所示。
　　
　　圖 1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件
　　1.2 USB 主設(shè)備模塊
　　AT91RM9200 片內(nèi)集成的USB 主機(jī)端口集成一個(gè)跟集線器，并在下游端口集成收發(fā)器，它提供幾個(gè)半雙工高速串行通信端口，速率為12Mbit/s，最多可連接127 個(gè)USB 器件。本系統(tǒng)外擴(kuò)一個(gè)USB 主機(jī)端口來(lái)支持USB 攝像頭的訪問(wèn)。
　　系統(tǒng)采用的是應(yīng)用廣泛的選用羅技快看酷訊版攝像頭進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這種攝像頭可以實(shí)現(xiàn)硬件JPEG 編碼，視頻數(shù)據(jù)由攝像頭采集，一旦主控制器獲得視頻數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則通過(guò)USB接口讀取其緩存的數(shù)據(jù)，并對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，然后基于socket 編程來(lái)發(fā)送這些壓縮后的數(shù)據(jù)到服務(wù)器。
　　1.3 以太網(wǎng)接口模塊
　　AT91RM9200 的在片以太網(wǎng)卡端口和網(wǎng)絡(luò)物理層芯片DM9161E 的MII 接口通信。片內(nèi)以太網(wǎng)卡通過(guò)DMA 通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，不影響AT91RM9200 的正常運(yùn)行。首先正確設(shè)置傳送控制寄存器和傳送地址寄存器的傳送數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)首地址等參數(shù)，隨后依次從指定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址讀取1024b 數(shù)據(jù)，送入內(nèi)部發(fā)送緩沖器中，由MAC 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝發(fā)送，同時(shí)記錄已傳送字節(jié)數(shù)，直到數(shù)據(jù)塊發(fā)送完畢。當(dāng)發(fā)送完一組數(shù)據(jù)后，發(fā)出DMA中斷請(qǐng)求，由AT91RM9200 進(jìn)行相應(yīng)的處理。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)電路由AT91RM9200 控制和調(diào)度。