視頻監(jiān)控畢業(yè)設(shè)計

1、目 錄第一章 前 言11.1 選題背景11.2 研究意義2第二章 需求分析與方案制定42.1功能性分析42.2可行性分析42.3設(shè)計的主要目標(biāo)任務(wù)4第三章 模塊特性介紹53.1 S3C2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板簡介53.2 芯片特性簡介6第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計74.1 系統(tǒng)的硬件框圖74.2電源部分84.3 JTAG接口84.4 復(fù)位系統(tǒng)94.5 CSI攝像頭接口104.6 10/100M網(wǎng)卡接口114.7 RS232接口11第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計125.1開發(fā)板Bootloder的燒寫125.2開發(fā)板系統(tǒng)內(nèi)核的燒寫125.3開發(fā)板根文件系統(tǒng)的燒寫125.4 Cmos攝像頭的驅(qū)動程序125.5平臺的

2、移植125.6視頻信息顯示頁面（包括遠(yuǎn)程登錄的登陸界面）12結(jié)論（結(jié)語）部分13參考文獻14附 錄15致 謝16第一章 前 言1.1 選題背景隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)在的人們對自身安全方面的需求有了巨大的提高，不僅僅是個人，很多企業(yè)也在這方面花費了巨大的人力和物力。人們需求有一種高性能的安防技術(shù)來為自己提供保障。當(dāng)今社會的科技發(fā)展迅速，信息傳輸技術(shù)五花八門，通過對一些傳統(tǒng)上的技術(shù)進行升級實現(xiàn)了很多高性能的安防技術(shù)，采用視頻監(jiān)控是其中一種。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)具有悠久的歷史，在傳統(tǒng)上廣泛應(yīng)用于安防領(lǐng)域，是協(xié)助公共安全部門打擊犯罪、維持社會安定的重要手段。近年來，隨著寬帶的普及，計算機技術(shù)的發(fā)展，圖像處

3、理技術(shù)的提高，視頻監(jiān)控正越來越廣泛地滲透到教育、政府、娛樂、醫(yī)療、酒店、運動等其他各種領(lǐng)域。視頻監(jiān)控作為一種傳統(tǒng)視頻技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，目前在國內(nèi)外已引起了越來越多的關(guān)注。視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了長足的發(fā)展。在視頻技術(shù)不斷的發(fā)展情況下,視頻監(jiān)控目前可分為兩大類:數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控( 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng) )。1、視頻監(jiān)控的數(shù)字化首先應(yīng)該是系統(tǒng)中信息流（包括視頻、音頻、控制等）從模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)視

4、頻編解碼器為數(shù)字狀態(tài)，這將徹底打破“經(jīng)典閉路電視系統(tǒng)是以攝像機成像技術(shù)為中心”的結(jié)構(gòu)，根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結(jié)構(gòu)形式。信息流的數(shù)字化、編碼壓縮、開放式的協(xié)議，使智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)間實現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺上實現(xiàn)管理和控制，這就是系統(tǒng)集成的含義。2、視頻監(jiān)控 的網(wǎng)絡(luò)化將以這系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集成式向集散式系統(tǒng)過渡，集散式系統(tǒng)采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式，具有微內(nèi)核技術(shù)的事時多任務(wù)、多用戶、分布式操作系統(tǒng)以實現(xiàn)搶先任務(wù)調(diào)度算法的快速響應(yīng)，組成集散式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系統(tǒng)化設(shè)計，視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的配置具有

5、通用性強、開放性好、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡單化，系統(tǒng)安全，容錯可靠等功能。3、視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化在某種程度上打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴展的地域和數(shù)量界限。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將使整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源的共享以及任務(wù)和負(fù)載的共享，這就是系統(tǒng)集成的一個重要概網(wǎng)絡(luò)強式攝像機念。 閉路監(jiān)控系統(tǒng)能在人無法直接觀察的場合，適時、圖象、真實地反映被監(jiān)視控制對象的畫面。閉路監(jiān)控系統(tǒng)已成為廣大用戶，在現(xiàn)代化管理中監(jiān)控的最為有效的觀察工具。在控制中心，只要一個工作人員的操作，就能夠觀察多個被控區(qū)域，以及遠(yuǎn)距離區(qū)域的監(jiān)控功能。1.2 研究意義視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了

6、三個階段。在九十年代初以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。九十年代中期，隨著計算機處理能力的提高和視頻技術(shù)的發(fā)展，人們利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力進行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實現(xiàn)圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質(zhì)量，這種基于 P C機的多媒體主控臺系統(tǒng)稱為第二代數(shù)字化本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)。九十年代末，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算機處理能力和存儲容量的快速提高，以及各種實用視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控步入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時代，稱為第三代遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特色，引發(fā)

7、了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命，受到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和使用部門的高度重視。與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控相比，數(shù)字監(jiān)控具有許多優(yōu)點第一，便于計算機處理。由于對視頻圖像進行了數(shù)字化，所以可以充分利用計算機的快速處理能力，對其進行壓縮、分析、存儲和顯示。通過視頻分析，可以及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進行聯(lián)動報警，從而實現(xiàn)無人值守。第二，適合遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)字信息抗干擾能力強，不易受傳輸線路信號衰減的影響，而且能夠進行加密傳輸，因而可以在數(shù)千公里之外實時監(jiān)控現(xiàn)場。特別是在現(xiàn)場環(huán)境惡劣或不便于直接深入現(xiàn)場的情況下，數(shù)字視頻監(jiān)控能達(dá)到親臨現(xiàn)場的效果。即使現(xiàn)場遭到破壞，也照樣能在遠(yuǎn)處得到現(xiàn)場的真實記錄。第三，便于查找。在傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系

8、統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)問題時需要花大量時間觀看錄像帶才能找到現(xiàn)場記錄；而在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，利用計算機建立的索引，在幾分鐘內(nèi)就能找到相應(yīng)的現(xiàn)場記錄。第四，提高了圖像的質(zhì)量與監(jiān)控效率。利用計算機可以對不清晰的圖像進行去噪、銳化等處理，通過調(diào)整圖像大小，借助顯示器的高分辨率，可以觀看到清晰的高質(zhì)量圖像。此外，可以在一臺顯示器上同時觀看16路甚至32路視頻圖像。第五，系統(tǒng)易于管理和維護。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由電子設(shè)備組成，集成度高，視頻傳輸可利用有線或無線信道。這樣，整個系統(tǒng)是模塊化結(jié)構(gòu)，體積小，易于安裝、使用和維護。正是由于數(shù)字視頻監(jiān)控具有傳統(tǒng)模擬監(jiān)控?zé)o法比擬的優(yōu)點，而且符合當(dāng)前信息社會中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和

9、智能化的發(fā)展趨勢，所以數(shù)字視頻監(jiān)控正在逐步取代模擬監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。第二章 需求分析與方案制定2.1功能性分析利用凌陽S3C2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板與cmos攝像頭連接，通過8080端口在瀏覽器上顯示出攝像頭采集到的圖像，達(dá)到視頻監(jiān)控效果，同時通過操作系統(tǒng)的超級終端對開發(fā)板進行設(shè)置，可以實現(xiàn)不通過外部網(wǎng)絡(luò)來訪問采集到的數(shù)據(jù)，通過外網(wǎng)的訪問必須經(jīng)過身份的認(rèn)證，否則無法訪問。因為采集到的內(nèi)容必須得到控制，否則會造成不良的影響。2.2可行性分析計算機技術(shù)的發(fā)展，圖像處理技術(shù)的提高，視頻監(jiān)控正越來越廣泛地滲透到教育、政府、娛樂、醫(yī)療、酒店、運動等其他各種領(lǐng)域。視頻監(jiān)控作為一種傳統(tǒng)視頻技術(shù)與現(xiàn)代

10、通信技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，目前在國內(nèi)外已引起了越來越多的關(guān)注。視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了長足的發(fā)展。視頻監(jiān)控術(shù)的眾多有點使它成為現(xiàn)今安防設(shè)備上的佼佼者。它的快速發(fā)展使我們安定和諧的社會更加完美。2.3設(shè)計的主要目標(biāo)任務(wù)本設(shè)計使一款基于凌陽S3C2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板及cmos攝像頭的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，著重研究了S3C2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板的視頻采集處理功能，通過cmos攝像頭對圖像的采集經(jīng)過接口的傳輸，以及芯片的處理

11、，將圖像顯示到8080端口上指定地址的HTML上。第三章 模塊特性介紹3.1 S3C2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板簡介處理器S3C2440采用了業(yè)界領(lǐng)先的ARM920T內(nèi)核設(shè)計，其內(nèi)部集成了豐富的模塊，另外該芯片主頻高達(dá)400533MHz，您可以輕松上手linux、wince的設(shè)計與開發(fā)。本開發(fā)板基于開發(fā)考慮，外設(shè)齊全，接口標(biāo)準(zhǔn)，擴展方便。S3C2440實驗儀配備的硬件模塊：SAMSING S3C2440內(nèi)存：SDRAM 64M字節(jié)NOR Flash：8MbyteNAND Flash：64M字節(jié)NorFlsah NanFlash通過跳線兩種方式啟動TFT LCD(3.5寸真彩26萬像素)2個串口一個

12、USB轉(zhuǎn)串口（SPCP25A），解決學(xué)生筆記本電腦沒有串口無法調(diào)試的問題CMOS攝像頭接口，可接配套OV7720攝像頭模組1路IRDA紅外線數(shù)據(jù)通訊口1個10M/100M網(wǎng)口2個USB1.1 HOST接口1個USB1.1 Device接口1個音頻接口，立體聲音頻輸出接口/音頻輸入接口1個SD卡接口RTC（帶有后備鋰電池）1個標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口5V開關(guān)電源供電，帶電源開關(guān)和指示燈1個EEPROM（AT24C08，IIC）；1個SPI接口Flash芯片（AT93C46，可以做SPI驅(qū)動實驗）4個小按鍵，4個高亮LED；1個蜂鳴器（帶使能控制的短路塊）預(yù)留四路ADC接口（AD實驗）SPI I2C總線引

13、出GPRS總線接口預(yù)留（兼容凌陽GPRS模塊）GPS總線接口預(yù)留（兼容凌陽GPS模塊）ZigbEE接口預(yù)留（兼容凌陽ZigBEE模塊）總線接口引出SATA硬盤接口輸出，外接2.5英寸串口移動硬盤，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲VGA，TV接口輸出，可以接顯示器，電視機GPIO預(yù)留16個，方便擴展3.2 芯片特性簡介第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計由于S3C2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板功能強大，接口數(shù)量眾多，適用領(lǐng)域廣。所以本章優(yōu)先介紹本次畢業(yè)設(shè)計使用到的接口，其他接口暫不做詳細(xì)介紹。4.1 系統(tǒng)的硬件框圖S3C2440實驗儀PCB正面布局圖如圖4.1所示。圖 4.1 硬件結(jié)構(gòu)示意圖電源電路實現(xiàn)了5v直流輸入到3.3v、1.

14、8v、1.2v輸出轉(zhuǎn)換的功能，為板上各功能模組的正常工作提供所需電壓。通訊接口部分，板上提供了以太網(wǎng)接口、RS232異步串行接口、USB轉(zhuǎn)串口接口、USB主/從通訊接口、SPI。I2C等。對于多媒體的處理，我們?yōu)槟峁┝藬z像頭接口、TV輸出、VGA接口、耳機/喇叭輸出接口、TFT顯示輸出接口，相信通過使用這些我們?yōu)槟臏?zhǔn)備的接口，將極大的方便您的多媒體開發(fā)。在非易失性存儲器方面，板上提供了8Mbit的Norflash和64Mbyte的Nandflash存儲器，還有SD卡接口，另外提供了SATA大容量硬盤接口，可以無限擴充你的存儲空間，另外，我們還預(yù)留了GPS、GPRS模組的擴展接口，如果您購

15、買了我們的GPS或GPRS模組，就可以直接和開發(fā)板相連并使用。當(dāng)然您也可以通過使用開發(fā)板的提供的SPI、I2C接口，或者使用可復(fù)用的GPIO管腳來拓展您自己的功能模組。4.2電源部分電源采用5V電源，電流為2A。對板加電時，應(yīng)先插上電源后開電源開關(guān)，以免插電瞬間的脈沖對開發(fā)板造成破壞。開發(fā)系統(tǒng)為了能驅(qū)動喇叭，加入了功放器件，在打開電源前，請把位于板子右上腳的音量開關(guān)（W1）請盡量擰到最小，以免不必要的電源消耗，和燒毀耳機。另外，S3C2440開發(fā)板使用5V電源可以通過板載的兩個USB口進行取電，但是要注意USB口的供電電流電流。同時，還可以使用其他的外接電源，通過使用J20跳線，可以外接5V電

16、源供電。圖4.2 電源部分電路原理圖4.3 JTAG接口目前的32位嵌入式微處理器一般都配置有JTAG接口，方便用戶下載調(diào)試程序，JTAG接口在開發(fā)中最常見的用途是單步調(diào)試，市面上常見的調(diào)試器JLINK還是 ULINK，都是USB接口的，但是價格都比較昂貴，我們提供的JTAG調(diào)試器為EZ-JTAG，是一種簡易的并口調(diào)試器，成本較低，速度沒有JLINK、ULINK快，但是可以基本滿足調(diào)試代碼的需求，標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線：TMS、 TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線，加上電源和地，一般6 條線；為了方便調(diào)試，大部分仿真器還提供了一個復(fù)位信號。為了方便連接

17、，一般將接口設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)接口。本開發(fā)板提供了包含完整JTAG標(biāo)準(zhǔn)信號的 20 Pin JTAG 接口，各引腳定義如圖所示。圖 4.3 JTAG接口電路圖對于使用Linux開發(fā)的初學(xué)者而言，JTAG接口基本是沒有任何意義和用途的，因為大部分開發(fā)板都已經(jīng)提供了完善的 BSP，這包括最常用的串口和網(wǎng)絡(luò)以及 USB 通訊口，當(dāng)系統(tǒng)裝載了可以運行的Linux系統(tǒng)時，用戶完全可以通過這些高級操作系統(tǒng)本身所具備的功能進行各種調(diào)試，這時是不需要JTAG 接口的；即使可以使用JTAG接口進行跟蹤，但鑒于操作系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接口繁多，單步調(diào)試也是非常困難，基本上沒有什么意義。JTAG 僅對那些不打算采用操作系統(tǒng)，

18、或者采用簡易操作系統(tǒng)的用戶有用。4.4 復(fù)位系統(tǒng)S3C2440實驗儀通過Reset按鍵實現(xiàn)對板子所有可復(fù)位芯片的復(fù)位操作，具體電路如下圖所示：圖 4.4 復(fù)位系統(tǒng)電路圖4.5 CSI攝像頭接口S3C2440芯片本身自己帶有Camer攝像頭接口，可以方便的外接具有CCIR601或者CCIR656等數(shù)字接口的攝像頭，目前板子預(yù)留的接口可以直接插接凌陽大學(xué)計劃的CSI攝像頭模組使用。4.6 10/100M網(wǎng)卡接口本開發(fā)板采用了 DM9000 網(wǎng)卡芯片，它可以自適應(yīng) 10/100M 網(wǎng)絡(luò)，RJ45 連接頭直接連接網(wǎng)絡(luò)變壓器MS10232，使用普通的網(wǎng)線即可連接本開發(fā)板至路由器、交換機或者PC機。網(wǎng)卡使

19、用了AT93C46芯片作為MAC地址的存儲介質(zhì)，可以方便用戶保存自己的MAC。4.7 RS232接口S3C2440開發(fā)板提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可以通過跳線選擇2440芯片的串口0或者串口1進行數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)JP1接口通過跳線冒接（3、5短接，4、6短接）時，此時RS232接口連接2440芯片串口0，當(dāng)當(dāng)JP1接口通過跳線冒接（1、3短接，2、4短接）時，此時RS232接口連接2440芯片串口1。另外，通過J4接口可以獲得串口0的TTL電平信號圖 4.7 S3C2440串口選擇跳線第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計軟件部分包括：開發(fā)板boot的燒寫 內(nèi)核 根文件 Cmos攝像頭驅(qū)動，視頻信息顯示

20、頁面以及本設(shè)計的主程序。5.1開發(fā)板Bootloder-vivi的燒寫 使用JTAG燒錄BootLoadervivi,具體步驟如下圖所示：5.2開發(fā)板Linux系統(tǒng)內(nèi)核zImage的燒寫 啟動超級終端（波特率設(shè)為115200、數(shù)據(jù)位為8位、奇偶校驗為無、停止位為1位、數(shù)據(jù)流控制為無。然后重啟開發(fā)板，并按PC機的空格進入vivi狀態(tài)，如圖所示。然后輸入命令：load flash kernel x，出現(xiàn)如下圖所示界面。 選擇菜單欄：傳送發(fā)送文件，選擇要燒錄的鏡像文件zImage，協(xié)議處選擇Xmodem協(xié)議，然后單擊“發(fā)送”即可，如下圖所示。5.3開發(fā)板根文件系統(tǒng)的燒寫 燒錄根文件系統(tǒng)與燒錄內(nèi)核過程

21、類似，首先在vivi狀態(tài)下輸入命令：load flash root x，然后選擇菜單欄：傳送發(fā)送文件，選擇要燒錄的鏡像文件root.cramfs，協(xié)議處選擇Xmodem協(xié)議，然后單擊“發(fā)送”即可。5.4 Cmos攝像頭的驅(qū)動程序5.5平臺的移植5.6視頻信息顯示頁面（包括遠(yuǎn)程登錄的登陸界面）結(jié)論（結(jié)語）部分參考文獻1張綺文等，ARM嵌入式常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計實例精講，北京：電子工業(yè)出版社，2007.2美Stephen Prata 著 云巔工作室 譯, C Primer Plus（第五版）中文版,北京：人民郵電出版社,2008.3美W.Richard Stevens Stephen A.Rag

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