2020年嵌入式LINUX開發(fā)論文開題報(bào)告

1、嵌入式 Linux 開發(fā)論文開題報(bào)告論文題目：基于嵌入式 Linux 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)課題類型：科研論文模擬實(shí)踐*學(xué)生姓名：李 學(xué)號：專業(yè)班級：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)061 班 教學(xué)單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系指導(dǎo)教師： *開題時(shí)間： *一、畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文 ) 內(nèi)容及研究意義( 價(jià)值 )1. 研究內(nèi)容本課題主要研究嵌入式 Linux 應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程。其主要包括：(1) 、交叉編譯環(huán)境的搭建 ;(2) 、嵌入式 Linux 的移植 ;(3) 、文件系統(tǒng)的制作;(4) 、USBg像頭的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)；(5) 、視頻圖像的采集、壓縮、傳輸?shù)燃夹g(shù)。(6)、嵌入式WEES艮務(wù)器的建立2. 研究意義為了更加高效地對監(jiān)

2、控現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)考慮到各方面的成本因素而提出基于嵌入式 Linux 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可應(yīng)用于各種小區(qū)、 商場、 醫(yī)院看護(hù)等公共場所的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化，相比傳統(tǒng)的監(jiān)控模式，使監(jiān)控現(xiàn)場的管理更加便捷，效率更高。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（ 文獻(xiàn)綜述 ）嵌入式Linux（EMBEDEDLINU海指對標(biāo)準(zhǔn)Linux經(jīng)過小型化裁剪處理之后，能夠固化在容量只有幾KB或者幾M笄節(jié)的存儲(chǔ)器芯片或者單片機(jī)中， 是適合于特定嵌入式應(yīng)用場合的專用 Linux 操作系統(tǒng)。在目前已經(jīng)開發(fā)成功的嵌入式系統(tǒng)中，大約有一半使用的是 Linux ，這與它自身的優(yōu)良特性

3、是分不開的。 嵌入式 Linux 同 Linux 一樣， 具有低成本、 多種硬件平臺(tái)支持、 優(yōu)異的性能和良好的網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)點(diǎn)。另外，為了更好地適應(yīng)嵌入式領(lǐng)域的開發(fā)，嵌入式 Linux 還在 Linux 基礎(chǔ)上做了部分改進(jìn)，如改善了內(nèi)核結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性等。目前國內(nèi)外不少大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、和知名公司都加入了嵌入式 Linux的研究開發(fā)工作，較成熟的嵌入式 Linux 產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電信、銀行、交通、電力、水利、石化、智能大廈等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、 多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化方向發(fā)展。以嵌入式視頻Web!艮務(wù)

4、器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中主流的研究現(xiàn)狀，把視頻壓縮和 Wet務(wù)器集中到一個(gè)很小的設(shè) 備中，可以方便地接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，用戶只要通過 WebW問就可以方便地觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像。以嵌入式視頻web服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)布控區(qū)域廣闊， 系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)， 可組成非常復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。采用基于嵌入式Web服務(wù)器為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，在組網(wǎng)方式上與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控和基于PC平臺(tái)的監(jiān)控方式有極大的不同?；赪et®務(wù)器輸出己完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換并壓縮，采用統(tǒng)一的協(xié)議（如 TCP/IP 協(xié)議 ）在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，因此支持跨網(wǎng)關(guān)、跨路由器的遠(yuǎn)程視頻傳輸，性能穩(wěn)定可靠，無需專人管理。數(shù)字

5、視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備中具有圖像識(shí)別和特征提取的功能，通過圖像分析實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)探測和報(bào)警， 使其更具視頻數(shù)字化、 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、應(yīng)用的多媒體化、管理的智能化，這將成為今后數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。另外，新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究也受到關(guān)注，比如對于一種新的錄像監(jiān)控系統(tǒng)一數(shù)字硬盤錄像機(jī)（DigitalvideoRecord , DvR）的研 究陽】。數(shù)字硬盤錄像機(jī)摒棄了傳統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)，采用了數(shù)字化的方式記錄數(shù)據(jù)。具有存儲(chǔ)量大，成本低，檢索方便的特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域受到重用。三、 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ）研究方案及工作計(jì)劃 （含工作重點(diǎn)與難點(diǎn)及擬采用的途徑 ）1 、設(shè)計(jì)思路：系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)思想是將視頻終端和嵌入式

6、Wet®務(wù)器整合在一起， 攝的頭傳送來的視頻信號經(jīng)過壓縮后，通過內(nèi)部總線傳送到內(nèi)置的Wet務(wù)器。該服務(wù)器可直接接上Inter ,網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接 用瀏覽器 （ 如 IE 瀏覽器 ） 觀看服務(wù)器上的監(jiān)控圖的。這種方案是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的方法，使用了近來發(fā)展迅速的嵌入式技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)以及圖像處理的技術(shù)， 具有較高的技術(shù)水平。由于把視頻采集壓縮和 Web能集成到一個(gè)設(shè)備內(nèi)直接連入網(wǎng)絡(luò)，達(dá) 到即插即看， 省掉很多復(fù)雜的電路， 安裝也很方便（僅需設(shè)置 IP 地址 ） ，用戶無需使用專用軟件， 在具有網(wǎng)絡(luò)接口的地方都可以直接使用。 這 種視頻監(jiān)控系統(tǒng)除應(yīng)用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中， 也可以應(yīng)用

7、在其它如 小區(qū)，醫(yī)院病床監(jiān)護(hù)等各種設(shè)備之間距離較大的情況。本文將設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式 Linux 的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即對嵌入式 Linux 在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用展開研究。 本系統(tǒng)的主要硬件組成為基于三星S3c2440的mini2440開發(fā)系統(tǒng)和USBg像頭。操作系統(tǒng)采用在嵌入式技術(shù)中流行的嵌入式 Linux 。系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控， 同時(shí)具有網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制功能。 當(dāng)然在此基礎(chǔ)上也可實(shí)現(xiàn)對多個(gè)視頻前端的訪問和控制。本文將對嵌入式Linux在ARMFF發(fā)平臺(tái)上內(nèi)核、文件系統(tǒng)的開 發(fā)和移植，視頻前端設(shè)備（USB攝像頭）驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，視頻圖像的 采集和壓縮， 服務(wù)器的建立及視頻

8、圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)妊芯績?nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并對系統(tǒng)建成后在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了測試和實(shí)驗(yàn)。2 、應(yīng)用的技術(shù)分析：集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)等多種技術(shù)為一體的嵌入式技術(shù)進(jìn)入到了一個(gè)飛速發(fā)展的階段，嵌入式系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用到了航空、消費(fèi)電子、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信等各個(gè)領(lǐng)域。 ARM9S3c2440是嵌入式處理器是性價(jià)比較優(yōu)秀的芯片，在各個(gè)領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用有著廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)ARM9s3c2440處理器與Linux的結(jié)合越來越 緊密，逐漸在嵌入式領(lǐng)域得到廣范的應(yīng)用。目前，在便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品、無線設(shè)備、汽車、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)產(chǎn)品等都可以看到S3c2440fLinux 相結(jié)合的身影。SamsungS3

9、c2440A 是一個(gè)很不錯(cuò)的嵌入式微處理器，價(jià)格相當(dāng)較便宜、內(nèi)部資源多、最主要的是國內(nèi)很多人使用，相關(guān)的資料比較多?；緟?shù)：ARM920Tl核，400M主頻，最高可達(dá)到533M支持NANDFLASHNORFLASHSDRAM 支持 STN/TFTLCD 4 通道 DMA 3 通 道UART 2通道SPI、IIC總線、IIS/AC97音頻控制器、SD/MM期制 器、2通道USBHOST1道USBDEVIGE4通道PWM8通道A/D轉(zhuǎn)換、 觸摸屏控制器、RTC CMOSI像頭、多功能I/O及多種電源管理在眾多嵌入式操作系統(tǒng)中， Linux 目前發(fā)展最快、應(yīng)用最為廣泛 1 。性能優(yōu)良、源碼開放的

10、Linux 具有體積小、內(nèi)核可裁減、網(wǎng)絡(luò)功能完善、 可移植性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)， 非常適合作為嵌入式操作系統(tǒng)。一個(gè)最基本的 Linux 操作系統(tǒng)應(yīng)該包括： 引導(dǎo)程序、 內(nèi)核與根文件系統(tǒng)三部分。USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)包括主機(jī)端設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和設(shè)備端驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)三部分組成。 主機(jī)端設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就是通常說的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序， 它是主機(jī)環(huán)境中為用戶應(yīng)用程序提供一個(gè)訪問USW卜設(shè)的接口。Linux為這部分驅(qū)動(dòng)程序提供編程 接口， 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)者只要按照需求編寫驅(qū)動(dòng)程序框架， 通過調(diào)用操 作系統(tǒng)提供的API接口函數(shù)可以完成對US的卜設(shè)的特定訪問。視頻采集是基于 Video4Linux

11、的視頻采集模塊來實(shí)現(xiàn)， Linux系統(tǒng)中的視頻子系統(tǒng)Video4Linux 為視頻應(yīng)用程序提供了一套統(tǒng)一的 API, 視頻應(yīng)用程序通過調(diào)用即可操作各種不同的視頻捕獲設(shè)備，包括電視卡、視頻捕獲卡和 USB®像頭等。對于攝像頭的視頻采集，需要使用 Video4Linux 提供的設(shè)備接口 /dev/video0, 若文件中沒有這個(gè)設(shè)備文件，則先建立該設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件。要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場，除了完成視頻采集的編程，還需要把視頻圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸出去，因此需要在完成視頻讀取的基礎(chǔ)上建立WEEB務(wù)器，一是為了實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的擴(kuò)展和訪問，二是為了實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通訊3 、技術(shù)方案比較：本課題的

12、主要要方案選擇是在操作系統(tǒng)的選擇。除了WinCE的實(shí)時(shí)性稍差外， 大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性都很強(qiáng)， 所以也可稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RealTimeOperatingSystem.目前最重要的RTOSfc要包括：（1）、傳統(tǒng)的經(jīng)典RTOS最主要的便是Vxworks操作系統(tǒng)，以及其 Tornado 開發(fā)平臺(tái)。 Vxworks 因出現(xiàn)稍早，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)（據(jù)說可在1ms內(nèi)響應(yīng)外部事件請求），并且內(nèi)核可極微（據(jù)說最小可8K）,可靠性較高等，所以在北美， Vxworks 占據(jù)了嵌入式系統(tǒng)的多半疆山。特別是在通信設(shè)備等實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)中， 幾乎非 Vxworks 莫屬。Vxworks的很多概念和技術(shù)都和Li

13、nux很類似，主要是C語言開發(fā)。 但 Vxworks 因價(jià)格很高， 所以一些小公司或小產(chǎn)品中往往用不起。 不 適合我做課題。2 2）、WindowsC酸入式操彳系統(tǒng)：Microsoft也看準(zhǔn)了嵌入式的巨大市場，MS永遠(yuǎn)是最厲害的，WinC地來只有幾年時(shí)間，但目前 已占據(jù)了很大市場份額，特別是在 PDA手機(jī)、顯示儀表等界面要求 較高或者要求快速開發(fā)的場合，WinCE目前已很流行（據(jù)說有一家賣工控機(jī)的公司板子賣得太好，以至來不及為客戶裁減WinCE）。 WinCE目前主要為5.0版（。NET）,開發(fā)平臺(tái)主要為WinCEPlatformBuilder , 有時(shí)也用EVC環(huán)境開發(fā)一些較上層的應(yīng)用，雖然

14、有著良好的性能，但 開發(fā)成本過高不適宜我們學(xué)習(xí)。3 3） 、嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)： Linux 的前途除作為服務(wù)器操作系統(tǒng)外，最成功的便是在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用，原因當(dāng)然是、開源、支持軟件多、呼擁者眾，這樣嵌入式產(chǎn)品成本會(huì)低。 Linux 本身不是一個(gè)為嵌入式設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，不是微內(nèi)核的，并且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。目前應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域的 Linux 系統(tǒng)主要有兩類： 一類是專為嵌入式設(shè)計(jì)的已被裁減過的Linux系統(tǒng)，最常用的是uClinux（不帶MM助能）， 可在ARMZt跑；另一類是跑在ARM9t的，一般是將Linux2.4內(nèi)核系 列或者 Linux2.6 系列內(nèi)核移植在其上， 可使用更多的 Li

15、nux 功能 （ 當(dāng) 然uClinux更可跑在ARM9t）。很多人預(yù)測，嵌入式Linux預(yù)計(jì)將占 嵌入式操作系統(tǒng)的50%以上份額，非常重要。由于開源等等的優(yōu)勢，適合本課題實(shí)現(xiàn)，是理想的方案選擇。4 、設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)：本課題重點(diǎn)和難點(diǎn)在于交叉編譯環(huán)境的搭建， Linux 內(nèi)核的編譯，根文件系統(tǒng)的制作，視頻采集的實(shí)現(xiàn)，視頻圖像的壓縮和傳輸?shù)戎R(shí)要點(diǎn)。5 、總體描述與系統(tǒng)框架：6 、各子模塊的實(shí)現(xiàn)方法：(1)、建立嵌入式linux開發(fā)環(huán)境：在XP系統(tǒng)中虛擬一個(gè)linux開發(fā)環(huán)境， 在 linux 系統(tǒng)下載 arm-Linux-g 交叉編譯工具并配置交叉 編譯環(huán)境。(2) 、 Linux 內(nèi)核的移植：配

16、置標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 內(nèi)核，編譯，下載至開發(fā)板中。(3) 、文件系統(tǒng)的制作：用 busybox 編譯一個(gè)根文件系統(tǒng)，創(chuàng)建映像文件。(4) 、USB®動(dòng)設(shè)計(jì)，修改配置Linux內(nèi)核并編譯。(5)、視頻壓縮：將USBg像頭傳來的每一幀圖像壓縮成JPEG格式的圖片。(6)、嵌入式WEES艮務(wù)器的設(shè)計(jì)：用Boa配置編譯并移植到開發(fā) 板中。7 7) 、用戶瀏覽器訪問服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控：通過局域網(wǎng)設(shè)置IP 地址與嵌入式 Linux 系統(tǒng)的 IP 地址屬同一網(wǎng)段即可訪問服務(wù)器。7 、預(yù)期結(jié)果：制作出一個(gè)能實(shí)際應(yīng)用的基于嵌入式 Linux 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。USBg像頭能捕獲現(xiàn)場視頻并傳至WE由艮務(wù)器，同

17、時(shí)客戶端的瀏覽器能訪問服務(wù)器對監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。8 、工作計(jì)劃：l第 1周畢業(yè)實(shí)習(xí)(1)l第 2周畢業(yè)實(shí)習(xí)(2)l第 3周需求分析，并開始撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書l第 4周系統(tǒng)可行性分析l 第 5周 Linux 操作系統(tǒng)的安裝與使用l第 6周開發(fā)環(huán)境的搭建，并練習(xí)操作l第 7周嵌入式 Linux 內(nèi)核編譯移植l第 8周文件系統(tǒng)制作移植l 第 9周 linux 環(huán)境下編程練習(xí)l第 10 周驅(qū)動(dòng)編寫準(zhǔn)備練習(xí)1 第11周USBS像頭驅(qū)動(dòng)編寫l第12 周分析實(shí)現(xiàn)視頻壓縮技術(shù)1第13 周分析實(shí)現(xiàn)視頻傳輸技術(shù)1 第14周嵌入式WEES艮務(wù)器的實(shí)現(xiàn)與移植1第15 周應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)1第16 周整機(jī)功能調(diào)試1第1

18、7 周修改調(diào)試，并完善設(shè)計(jì)說明書(1)1第18 周修改調(diào)試，并完善設(shè)計(jì)說明書(2)四、主要參考文獻(xiàn)1 廖日坤。ARMS入式應(yīng)用開發(fā)技術(shù)白金手冊M.北京：中國電力出版社， xx.2 鄭靈翔。 嵌入式 Linux 系統(tǒng)設(shè)計(jì) M. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， xx.3 孫瓊 . 嵌入式 Linux 應(yīng)用程序開發(fā)詳解M. 北京：人民郵電出版社， xx.4 薛圓圓。USES用開發(fā)技術(shù)大全M.北京：人民郵電出版社，xx.5 華清遠(yuǎn)見嵌入式培訓(xùn)中心。嵌入式 LinuxC 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。北京：人民郵電出版社， xx.6ErianW.KernighanandDennisM.Ritchie.TheCProgrammingLangua