毕业论文---基于arm的视频采集系统的设计

毕业论文---基于arm的视频采集系统的设计内容摘要：

4 第 二 章 视频监控 系统设计 本系统由监控现场摄像头、嵌入式视频服务器、客户端三部分组成。 监控现场的摄像头实现图像的采集，并把采集的图像信息通过内部总线传送给嵌入式视频服务器。 嵌入式远程视频监控系统是一个基于 S3C2410 处理器、 JPEG 压缩、 WEB 服务器和 Linux 操作系统的嵌入式系统，它的主要功能是对摄像头采集到的图像进行 JPEG 压缩编码，并对编码后的图像通过 Inter 进行传输。 客户端主要完成图像的接收和解压缩，用 户可以通过 WEB 浏览器访问嵌入式视频服务器来观看摄像头采集到的图像，从而实现远程视频监控。 嵌入式远程视频监控系统总体结构如图 21。 图 21 嵌入式视频监控系统的总体结构 嵌入式视频监控系统的总体设计 嵌入式视频监控系统的总体设计主要包括：硬件电路设计，嵌入式操作系统经裁剪移植到硬件开发平台，嵌入式 Boa服务器的建立；视频采集模块的编写，利用 JPEG压缩算法进行视频编码；最后编写客户端程序。 系统的总体设计流程如图 22 所示。 客户端 嵌入式视频服务器 监控现场摄像头 监控现场摄像头 5 图 22 嵌入式视频监控系统的总体设计流程图 设计流程 硬件裁剪设计 操作系统的移植 设备驱动修改与编译 建立嵌入式 Boa服务器 编写视频采集模块 编写视频编码模块 编写客户端程序 6 第三章 监控 系统硬件 设计 硬件组成 嵌入式系统是软硬件可以裁剪的，功能专一，功耗低的专用计算机系统，由于嵌入式系统价格低廉，功能强大，携带方便等优点，目前已经在生活，工业领域应用比较广泛。 嵌入式系统的开发中分为硬件开发和软件开发两部分，其中硬件是软件的载体，没有硬件的支持软件没办法运行，只有搭建好了硬件系统，才能进行软件系统的开发。 因此硬件是嵌入式系统的基石，软件是嵌入式系统的灵魂。 嵌 入式 系统采用模块化设计方案，主要包括以下几个模块：主控制器模块、储存电路模块、外围接口电路模块、电源和复位电路，如图 31所示 图 31系统硬件结构图 S3C2410处理器 Samsung公司推出的 16／ 32位 RISC处理器 S3C2410，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。 为降低整个系统的成本， S3C2410提供了以下丰富的内部设备：分开的 16KB的指令 Cache和 16KB数据 Cache， MMU虚拟存 储器管理，LCD控制器 (支持 STNamp。 TFT)，支持 NAND Flash系统引导，系统管理器 (片选逻辑和 SDRAM控制器 )， 3通道 UART， 4通道 DMA， 4通道 PWM定时器， T／ O端口， RTC， 8通道 10位 ADC和触摸屏接口， IICBUS接口， USB主机， USB设备， 2通道的 SPI以及内部 PLL时钟倍频器。 S3C2410采用了SDRAM NAND flash 串口 JTAG 口 摄像头 S3C2410 (主控芯片 ) 网口 电源和复位电路 7 ARM920T内核， 0． 18um工艺的 CMOS标准宏单元和存储器单元。 它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。 同样它还采用了一种叫做 Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)新型总线结构。 S3C2410的显著特性是它的 CPU核心，是一个由 Advanced RISC Machines(ARM)有限公司设计的 16／ 32位 ARM920T RISC处理器。 ARM920T实现了 MMU， AMBA BUS和 Harvard高速缓冲体系结构。 这一结构具有独立的 16KB指令 Cache和 16KB数据 Cache， 每个都是由 8字长的行 (1ine)构成。 通过提供一系列完整的系统外围设备， S3C2410大大减少了整个系统的成本，消除了为系统配置额外器件的需要。 如图 32 图 32 S3C2410结构框图 8 SDRAM存储器 随机存取存储器 RAM（ Random Access Memory）是易失性的存储器，在掉电以后数据即消失， 不能够长久保存。 但与 ROM 器件不同的是，它的随机读写速度非常快，写入数据之前也不需 要进行擦除，这些特性使它成为嵌入式系统中必不可少的存储设备之一。 在嵌入式系统中，通 常都将数据区和堆栈区放在 RAM 中，供快速的读写。 常用的 RAM 分为 SRAM（静态 RAM）的 DRAM（动态 RAM）两种类型，以下将介绍这两种 RAM 的区别， 并着重介绍“同步动态 RAM （ SDRAM） ”器件。 Black fin 芯片本身提供了与 DRAM 和 SDRAM 进行直接接口的解决方案，因此不需要通过编程来实现它们所需的接口时序，而只 需对存储器控制器相关的寄存器进行适当配置。 这个配置工作一般在初始化代码中完成。 如何将系统运行的数据区定位在 SDRAM 的地址范围内呢。 这个工作通过修改连接器描述文件 （ .LDF）完成，有关详细内容请参考《 Black fin 处理器 LDF 文件指南》。 在 Black fin 开发系统 上， SDRAM 的地址范围为 0x0000,0000～ 0x07FF,FFFF。 待配置完连接器描述文件后，不需要通过任何特殊的程序或语句来操作 SDRAM，处理器将自 动产生读写、刷新 SDRAM 的时序。 Ｆ lash存储器 本系统中， Flash存储器主要用于存储 Uboot、 Linux内核及文件系统。 常见的 Flash存储器有 NOR Flash和 NAND Flash，两种 Flash各有优缺点。 本系统选用了采用 SAMSUNG K9F1208芯片构成 64M NAND FLASH。 K9F1208UOM的数据总线与 S3C2410的数据口 DATA相连；WP为写保护，进行调试时通过上拉电阻接高电平，不使它写保护；调试完成，通过接地进行写保护。 其余控制引脚在 S3C2410中有相应的引脚和控制寄存器，所以连接比较简单。 摄像头 摄像头 (CAMERA)又称为电脑相机， 电脑眼 等，是一种视频 输入设备 ，被广泛的运用于视频会议 ，远程医疗及 实时监控 等方面。 普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。 另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像，影音处理。 摄像头分为 数字 摄像头和模拟摄像头两大类。 数字摄像头可以将 视频采集 设备产生的模拟视频信号转换成 数字信号 ，进而将其 储存在 计算机 里。 模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过。 特定的视频捕捉卡将 模拟信号 转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。 数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者 USB 接口 传到计算机里。 现在电脑市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型 数据传输接口 的 USB 数字摄像头为主，目前市场上可见的大部分都是这种产品。 除此之外还有一种与视频采集卡 配合使用的产品，但目前还不是主流。 由于个人电脑的迅速普及，模拟摄像头的整体成本较高等原因， USB 接口的传输速度远远高于串口、并口的速度，因此现在市场热点主要是 USB接口的数字摄像头。 以下主要是指 USB接口的数字摄像头。 如图 33 9 图像解析度 /分辨率 (Resolution) 图 33 摄像头 自动白平衡 调整 (AWB) 定义：要求在不同 色温 环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。 色温表示光谱成份，光的颜色。 色温低表示长波光成分多。 当色温改变时， 光源 中三基色 (红、绿、蓝 )的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡，这就是 白平衡调节 的实际。 图像压缩 方式 JPEG：静态图像 压缩 方式。 一种有损图像的压缩方式。 压缩比越大，图像质 量也就越差。 当图像精度要求不高存储空间有限时，可以选择这种格式。 目前大部分数码相机 都使用 JPEG 格式。 彩色深度 (色彩 位数 ) 反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力，实际就是 A/D 转换器 的量化精度，是指将信号分成多少个等级。 常用色彩位数 (bit)表示。 彩色深度越高，获得的影像色彩就越艳丽动人。 现在市场上的摄像头均已达到 24 位，有的甚至是 32 位 图像噪音 指的是图像中的杂点干扰。 表现为图像中有固定的彩色杂点。 视角 与人的眼睛成像是相同原理，简单说就是成 像范围。 输出 /输入 接口 串行接口 (RS232/422):传输速率慢，为 115kbit/s 并行接口 (PP)：速率可以达到 1Mbit/s 红外接口 (IrDA)：速率也是 115kbit/s，一般 笔记本电脑 有此接口 通用串行总线 USB：即插即用的接口标准，支持 热插拔。 速率可达12Mbit/s, 可达 480Mbit/s IEEE1394(火线 )接口 :其传输速率可达 100M~400Mbit/s 10 第四章 嵌入式视频服务器系统中操作系统的建立 交叉编译环境的建立 由于嵌入式系统的资源有限，无法运行一些大型的开发程序，通常嵌入式程序的开发都是在宿主机 PC机上开发，在 PC机上安装交叉编译器，写好程序之后，经过交叉编译器编译成嵌入式系统可以运行的软件，然后通过串口或者网络接口下载到嵌入式系统 目标板。 本设计在宿主 PC 机上装有 操作系统，需要在这个系统中建立新的交叉编译工具。 首先从 的 FTP 上下载交叉编译工具的源代码包。 把开发包放到虚拟光驱，执行如下命令： mount /dev/cdrom /mnt 若系统不识别 /dev/cdrom 的话，可以用如下命令，假设 CDROM 为从盘，即为 /dev/hdb，则： mount – t iso9660 /dev/hdb /mnt（首先把软件包挂在到目标系 统目录下面） cd /mnt （跳转到系统目录 mnt 目录下面） 此时在系统 mnt 目录下已经存在软件包并且已经有安装脚本文件 执行如下命令进行安装 ./ (运行。