基于WiFi的家用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要近幾年，隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始慢慢出現(xiàn)于人們的生活當(dāng)中。視頻監(jiān)控系統(tǒng)慢慢從公共場所轉(zhuǎn)向相對(duì)私密的場所，這便需要視頻監(jiān)控設(shè)備變得更加小巧、便宜和易安裝。本文設(shè)計(jì)了一款體積小巧、價(jià)格低廉且基于WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)硬件主要設(shè)計(jì)了供電模塊、USB接口電路、串口電路以及外設(shè)電路。軟件部分主要設(shè)計(jì)了視頻采集、視頻圖像壓縮、視頻傳輸以及視頻顯示模塊。在ARM平臺(tái)上運(yùn)行，以Linux內(nèi)核為軟件核心的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用飛凌公司的OK6410開發(fā)板作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，圍繞該開發(fā)板搭建外圍視頻采集端（ZC301攝像頭）以及無線傳輸端（USB無線網(wǎng)卡）等設(shè)備，這樣便組成了一套完整的視頻監(jiān)控硬件系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器，基于V4L2接口實(shí)現(xiàn)了圖像信號(hào)的采集，基于JPEG算法實(shí)現(xiàn)了圖像的壓縮，基于WiFi模塊和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了視頻的無線傳輸功能。關(guān)鍵詞：WiFi；TCP/IP協(xié)議；監(jiān)控系統(tǒng)AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofvideosurveillancetechnology,videosurveillancesystemshaveslowlyappearedinpeople'slives.Videosurveillancesystemsareslowlyshiftingfrompublictorelativelyprivateplaces,whichrequiresvideosurveillanceequipmenttobecomesmaller,cheaperandeasiertoinstall.Thispaperdesignsavideosurveillancesystemthatissmall,inexpensiveandbasedonWiFinetworktransmission.Thehardwareofthissystemmainlydesignspowersupplymodule,USBinterfacecircuit,serialportcircuitandperipheralcircuit.Thesoftwarepartmainlydesignsvideoacquisition,videoimagecompression,videotransmissionandvideodisplaymodules.AnembeddedmonitoringsystemrunningontheARMplatformwiththeLinuxkernelasthesoftwarecore.ThesystemusestheOK6410developmentboardofFeilingasthedevelopmentplatformoftheentirehardwaresystem,andbuildsperipheralvideoacquisitionend(ZC301camera)andwirelesstransmissionend(USBwirelessnetworkcard)andotherdevicesaroundthedevelopmentboard,soastoformacompletevideosurveillancehardwaresystem.ThestreamingmediaserverofthemonitoringsystemrealizestheacquisitionofimagesignalsbasedonV4L2interface,thecompressionofimagesbasedonJPEGalgorithm,andthewirelesstransmissionfunctionofvideobasedonWiFimoduleandTCP/IPprotocol.KeyWords:WiFi；TCP/IPprotocol;Monitoringsystem緒論在我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的背景下，視頻監(jiān)測逐漸從工業(yè)和軍事領(lǐng)域向民間領(lǐng)域邁進(jìn)。從工業(yè)生產(chǎn)到公共安全，到個(gè)人安全，再到智能化的家庭生活。二十一世紀(jì)早期，在工業(yè)領(lǐng)域，因成本高昂、易用性差等諸多因素，造成了系統(tǒng)的不完備、設(shè)備的使用率低、特別嚴(yán)重的意外事件。而造成事故發(fā)生的原因追查、責(zé)任劃分往往是由于成本高、可用性低等原因造成的。商場、居民小區(qū)內(nèi)，由于安裝的攝像頭數(shù)量較少，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失竊事件，無法有效地威嚇犯罪分子和小偷。隨著科技的進(jìn)步，嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻編解碼技術(shù)的飛速發(fā)展，價(jià)格低廉、使用方便的監(jiān)控器也逐漸進(jìn)入了人們的生活。隨著交通、工業(yè)、軍事、交通等各方面的應(yīng)用越來越多，視頻監(jiān)控也逐漸成為人們的日常工作。與聽覺、嗅覺、觸覺等信息相比，圖片信息更為直接、豐富、生動(dòng)。而影像則是以大量的靜止畫面構(gòu)成的，這是信息傳遞、表達(dá)的最有效方式。我們可以從錄像中得到一些有用的線索，在這種情況下，我們可以很容易地判斷出事故的原因。同時(shí)，這也極大地減少了交通事故。常規(guī)的監(jiān)測設(shè)備不僅體積巨大而且造價(jià)高昂，而且其運(yùn)行性能極差，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。在現(xiàn)代家居中，監(jiān)測裝置與家居裝飾環(huán)境的結(jié)合不緊密，不美觀也是影響到裝置的安裝性。隨著新一代的監(jiān)測技術(shù)的不斷完善，小型、穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉的監(jiān)測儀器必將在日常工作中得到廣泛應(yīng)用。在20世紀(jì)，國外的影像監(jiān)測技術(shù)起步較晚，許多基本的科研工作都在20世紀(jì)進(jìn)行。相比之下，我們?nèi)A夏的發(fā)展，比其他國家要慢一些，但我們的發(fā)展，比其他國家要好得多，而且我們的技術(shù)，也在不斷的縮小。根據(jù)目前的國際和國內(nèi)的視頻監(jiān)測技術(shù)，根據(jù)其傳播模式，可以分為以下三個(gè)時(shí)期：模擬視頻監(jiān)控又稱第一代監(jiān)控系統(tǒng)，它起源于上世紀(jì)七十年代，并且得到了快速的應(yīng)用。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模擬視頻監(jiān)控已無法滿足人們對(duì)于安防監(jiān)控的更高要求，為適應(yīng)目前社會(huì)發(fā)展及人民越來越高的生活水平，出現(xiàn)了第二代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第一代模擬視頻監(jiān)控技術(shù)由于受技術(shù)水平所限，其在功能及性能方面存在著眾多缺陷；第二代模擬視頻監(jiān)控技術(shù)雖然取得了一定進(jìn)展，但仍然無法完全替代第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)是由CCD圖像傳感器、攝像頭等前端設(shè)備和各種模擬設(shè)備組成的，其主要功能是將采集到的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過電纜把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路信號(hào)并傳輸給整個(gè)系統(tǒng)。由于采用電纜傳輸，模擬監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)將相當(dāng)難以長距離傳輸，只能在小范圍內(nèi)監(jiān)測。模擬監(jiān)控視頻圖像，在一定距離處擁有較高質(zhì)量。由于受其本身特點(diǎn)的制約，仿真視頻監(jiān)視系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)所取代。雖然目前的仿真視頻監(jiān)視技術(shù)還具有一定的局限性，但是它的問世極大地影響了人們的生產(chǎn)、生活，尤其是在公共安全等方面。90年代中后期，由于電腦的運(yùn)算速度和儲(chǔ)存能力的迅速提升，以及各類實(shí)際應(yīng)用的影像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的涌現(xiàn)，使得影像監(jiān)視系統(tǒng)步入數(shù)碼影像監(jiān)測的新階段。數(shù)碼影像在當(dāng)今世界中的地位日益突出。所以，目前的圖像監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)熱門的課題。數(shù)碼影像監(jiān)測在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的運(yùn)用。數(shù)字影像監(jiān)測是指對(duì)數(shù)碼影像進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、儲(chǔ)存、傳送、加工，再以數(shù)碼影像的方法進(jìn)行多個(gè)影像的監(jiān)測。數(shù)碼相機(jī)有很多優(yōu)勢，例如：數(shù)碼監(jiān)視器的導(dǎo)線要求低，成本低，體積小，重量輕，安裝方便，可擴(kuò)展[11-13]。盡管目前的數(shù)字視頻監(jiān)視技術(shù)和仿真技術(shù)都取得了長足的發(fā)展，但是由于其自身的局限性，如：視頻數(shù)據(jù)的傳遞范圍受到限制、圖像壓縮延遲、無法組成大規(guī)模的監(jiān)控、以及對(duì)遠(yuǎn)程視頻的監(jiān)測等缺陷，使得視頻監(jiān)控技術(shù)出現(xiàn)了。21世紀(jì)初期，由于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和視頻編碼技術(shù)的不斷發(fā)展，使得視頻監(jiān)測系統(tǒng)逐漸走向了網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)測就是通過無線IP網(wǎng)、電網(wǎng)等手段來對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理。在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)測中，攝像機(jī)將所獲取的圖像信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，然后將其發(fā)送到網(wǎng)上，再將其發(fā)送到網(wǎng)上。由于功率電子學(xué)的發(fā)展，DVR被更先進(jìn)的大容量內(nèi)存所取代，并將智能的運(yùn)算法則引入到攝像機(jī)的IP攝像機(jī)中，使得它能夠進(jìn)行簡單的智能分析，如移動(dòng)對(duì)象的探測和追蹤。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視是真正的遠(yuǎn)程監(jiān)視，是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的三個(gè)領(lǐng)域之一。近幾年，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)銀行、電力、交通等行業(yè)的保安和現(xiàn)場錄音報(bào)警系統(tǒng)提出了更高的需求。隨著人們生活水平的逐步提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于安防產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求。同時(shí)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)犯罪問題日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控已無法滿足這些應(yīng)用需求，因此，人們開始研究新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來獲取更多的視頻圖像，以提高視頻圖像在事后處理中的實(shí)時(shí)性和主動(dòng)性。因此，如何實(shí)現(xiàn)高效、快速的安防監(jiān)控已成為當(dāng)前急需解決的問題。而智能視頻監(jiān)控作為一項(xiàng)新興技術(shù)，未來具有廣闊的發(fā)展前景。它通過計(jì)算機(jī)視覺理論和方法來監(jiān)測目標(biāo)并作出反應(yīng)。實(shí)時(shí)分析、判斷監(jiān)控對(duì)象是否存在異常，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“智能化”具有重要意義。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視系統(tǒng)相比，智能視頻監(jiān)視系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)：一是它可以全天24小時(shí)工作，并可以進(jìn)行即時(shí)的報(bào)警和數(shù)據(jù)處理，使用起來更加便捷；同時(shí)，通過對(duì)一般的事中、事后的視頻監(jiān)測進(jìn)行事中的分析、處理和報(bào)警，可以對(duì)疑似的行為進(jìn)行快速的檢測和介入，極大地提升了對(duì)突發(fā)事件的響應(yīng)和處置的能力。因此，未來的視頻監(jiān)視系統(tǒng)將以小型、智能、無線方式為主。小型監(jiān)測體系可增加系統(tǒng)的生存率、便于設(shè)置、設(shè)置更隱秘、便于監(jiān)測系統(tǒng)的性能；智能監(jiān)測可以顯著地改善監(jiān)測的效果，減少人為投入，同時(shí)也可以保證系統(tǒng)的工作中報(bào)警；通過對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)視，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而解決了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配線問題。未來，隨著3G、4G、WIFI等多種技術(shù)的融合，將會(huì)是未來的發(fā)展趨勢。國內(nèi)的安全生產(chǎn)企業(yè)不但能夠?yàn)橛脩羯a(chǎn)各種安全監(jiān)測產(chǎn)品，還能夠?yàn)橛脩籼峁└鞣N不同的安全管理服務(wù)。隨著無線技術(shù)與智能化監(jiān)測的有機(jī)融合，智能化的視頻監(jiān)視系統(tǒng)必將被廣泛地運(yùn)用。根據(jù)上述問題和發(fā)展趨勢，本文提出了一種以O(shè)K6410為開發(fā)平臺(tái)，ZC301相機(jī)為攝像設(shè)備的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本項(xiàng)目的開發(fā)工作包括以下幾個(gè)方面：總體方案的設(shè)計(jì)本課題將嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與圖象編碼技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一種性能穩(wěn)定、畫質(zhì)清晰、價(jià)格低廉、易于實(shí)現(xiàn)的視頻監(jiān)測平臺(tái)。該監(jiān)測體系應(yīng)能在辦公室、家庭等場合中應(yīng)用，具有良好的用戶體驗(yàn)。嵌入式系統(tǒng)是一種高度重視應(yīng)用與電腦技術(shù)的電腦，其軟體與軟體的可剪裁，其性能、可靠性、造價(jià)、尺寸及功率消耗均具有相當(dāng)高的規(guī)律性。它的基本組件方框圖見圖2.1。圖2.1嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成由圖表可以看出，一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)由三部分組成：用戶空間、內(nèi)核空間和硬件。其中，用戶空間主要用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，核心空間包括各種接口、協(xié)議、驅(qū)動(dòng)等，而硬件部分主要是CPU、內(nèi)存以及與之配套的各種硬件。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相比，嵌入式系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、安全性、存儲(chǔ)容量、穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能方面均優(yōu)于PC。硬件平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)中的一塊基石，其中處理器在硬件中是非常重要的，所以對(duì)處理器的選型直接影響著系統(tǒng)的最終質(zhì)量。當(dāng)前在市面上的處理器種類多種多樣，功能千差萬別，選擇一款能滿足論文系統(tǒng)的處理器需要綜合硬件功能需求來決定。以下是對(duì)硬件功能需求分析。在滿足性能高、價(jià)格低的原則下，同時(shí)能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們對(duì)所選的芯片還應(yīng)該能滿足如下特點(diǎn)：（1）處理器的運(yùn)算能力足夠強(qiáng)大。因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目所需的時(shí)間延遲很小，所以我們對(duì)處理器的性能有了較高的需求。其運(yùn)行的快慢程度，將直接影響到整個(gè)監(jiān)測的流暢和實(shí)時(shí)。（2）易于維護(hù)。這款芯片不僅要有很好的計(jì)算性能，還要能夠在后期的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，而且時(shí)間的推移，它的性能也會(huì)不斷地提升，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要考慮到后期的可提升性。讓這個(gè)體系從一開始就變得更有用。（3）對(duì)多媒體的處理。本課題對(duì)圖像、圖像的處理要求很高，因此，在保證圖像壓縮、傳輸和編碼過程中，必須保證圖像的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。（4）價(jià)格便宜。因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，因此，單片機(jī)的造價(jià)必須要高，否則會(huì)影響到大規(guī)模的應(yīng)用。為了保證低的價(jià)格，所選擇的晶圓必須具有很好的開發(fā)能力，經(jīng)過了大量的測試和大量的應(yīng)用。最終選用了ARM微處理作為本課題的核心處理器。但ARM家族中有很多處理器比較成熟，比如ARM7系列，ARM9系列，ARM11系列等等。三星公司的S3C6410，它是一款基于ARM11核心處理器并已通過市場檢驗(yàn)的特定處理器機(jī)型，能夠較好地滿足本文要求。S3C6410在ARM1176JZF-S核上開發(fā)并生產(chǎn)出了一款價(jià)格低廉、經(jīng)時(shí)間考驗(yàn)、穩(wěn)定性很高的產(chǎn)品。選擇適當(dāng)?shù)奶幚砥骱瓦m當(dāng)?shù)拈_發(fā)軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最終開發(fā)，必須以硬件為先決條件，而軟件的性能是決定整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。嵌入式系統(tǒng)的軟件主要包括應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件，其中操作系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，所以，如何選用兼容性好、資源豐富、穩(wěn)定性好的系統(tǒng)軟件，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前，嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了極大的改善，能夠同時(shí)完成多個(gè)任務(wù)，并且具有快速、專業(yè)化的特點(diǎn)。目前已有的嵌入式系統(tǒng)有：Linux、Wince、QNX、VxWorks等。從實(shí)時(shí)和穩(wěn)定性兩個(gè)角度出發(fā)，從開發(fā)效率的角度來看，Linux是實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。Linux操作系統(tǒng)的核心，盡管它的大小不大，但卻有很多的能力。它是為特定目的而設(shè)計(jì)和發(fā)展的，因而是該項(xiàng)目的最好的方案。Linux在實(shí)際應(yīng)用中，必須對(duì)其進(jìn)行裁減和改動(dòng)。在運(yùn)行初期，要使用專用的引導(dǎo)程式裝載核心，并可透過裝入根檔案系統(tǒng)來完成更多的功能。本系統(tǒng)的硬件部分是以ARM為核心，采用Linux操作系統(tǒng)和WiFi進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最后由網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。在2.2中顯示了整個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。圖2.2系統(tǒng)整體架構(gòu)圖本章主要介紹了嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的一般流程，論證了系統(tǒng)處理器和軟件開發(fā)平臺(tái)，最后選擇了S3C6410作為監(jiān)控系統(tǒng)，操作系統(tǒng)為Linux。最后給出了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本論文選取了以S3C6410為主要處理器的OK6410開發(fā)板，在外部建立了數(shù)據(jù)采集模塊并對(duì)其進(jìn)行了一些改動(dòng)，從而達(dá)到了以無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的目標(biāo)。因?yàn)镺K6410的USB接口僅有一個(gè)，所以本文采用了USB外部插頭來擴(kuò)展USB插槽，以達(dá)到擴(kuò)展的目的。選擇USB無線網(wǎng)絡(luò)卡作為WiFi接口，再利用USB接口與開發(fā)面板進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件構(gòu)建；其次，選擇USB攝像機(jī)為影像采集單元，通過USB接口與開發(fā)板相結(jié)合；該電源模塊由一個(gè)鋰電池模塊單獨(dú)提供電力，能夠使各終端之間的電力分開，從而大大的改善了系統(tǒng)的可用性和安全性。該系統(tǒng)的硬件框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)的硬件框圖本論文使用XC9216A12CMRDC/DC/DC/DC變換器，以適應(yīng)S3C6410的各種不同的供電要求。在設(shè)計(jì)電路圖3.2中顯示了該電路圖。圖3.2電源電路USB作為視頻監(jiān)測的核心設(shè)備，其主要功能是由USB進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳送。另外，OK6410還配備了一個(gè)USB端口，這是一個(gè)USB端口，可以用USBHUB來擴(kuò)展USB端口。OK6410的USB插槽采用USB1.1技術(shù)，具有簡潔的界面和強(qiáng)大的性能。圖3.3USB接口電路從圖3.3可以看出，該處理器自身集成了USB的控制器，USB電源的容量是5V,USBDP和USBDN都與XUSBDN相連。串口在早期的開發(fā)中起到了非常關(guān)鍵的作用，許多通信都是在跨界開發(fā)中使用的。該開發(fā)板共有三條三線和一條五條線，通過MAX202E電平變換后，連接到COM0端口，從而利用圖3.4中所示的串行線路與電腦進(jìn)行通信。圖3.4串口電路當(dāng)前USB攝像機(jī)的主流產(chǎn)品有很多，為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定，本文選取了中星ZC301型相機(jī)，該相機(jī)的市場份額高，價(jià)格合理，成像質(zhì)量好。該相機(jī)的像素高達(dá)300,000，并能以JPEG格式的形式輸出，最高可達(dá)30fps。更關(guān)鍵的是，這個(gè)相機(jī)在Linux內(nèi)核上的驅(qū)動(dòng)，極大地提升了開發(fā)的效率。目前的照相機(jī)主要由DSP控制器、影像感應(yīng)器（SENSOR）和透鏡（LENS）組成。圖像傳感器將感光圖象投射為電子信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，將影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由DSP進(jìn)行處理，再由USB接口傳輸至顯示屏，最終由電腦（監(jiān)視器）獲取影像。由于OK6410的開發(fā)板本身沒有內(nèi)置無線網(wǎng)卡，所以必須采用外部的無線網(wǎng)卡進(jìn)行無線傳輸。目前市面上的無線網(wǎng)卡種類繁多，根據(jù)其接口可以分為：PCI、PCMCIA、PCMCIA等。鑒于OK6410的開發(fā)板具有USB接口，因此在考慮到其開發(fā)的困難和成本等方面的問題，我們選擇了rt73作為其外部網(wǎng)卡的內(nèi)置芯片。該網(wǎng)絡(luò)卡的數(shù)據(jù)傳輸速度為54Mbps,Linux核心采用rt73作為驅(qū)動(dòng)源，使得系統(tǒng)的開發(fā)效率得到了極大的提升。本章著重介紹了OK6410的硬件開發(fā)平臺(tái)，并對(duì)其關(guān)鍵部分進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并對(duì)其進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，選取了ZC301型攝像機(jī)和TL-WN321G無線網(wǎng)卡作為外接設(shè)備。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在Linux系統(tǒng)中，目前最常見的數(shù)據(jù)獲取方法有三種：單幀、不同步存儲(chǔ)映射、同步存儲(chǔ)映射。Linux中有一個(gè)專用的用于獲取視頻的功能界面，即V4L2界面。這個(gè)界面是由一組功能組成，利用功能實(shí)現(xiàn)了視頻的采集。圖4.1視頻采集流程圖下面將使用V4L2所提供的功能界面來調(diào)用相機(jī)驅(qū)動(dòng)來獲取視頻圖像。如圖4.1所示，為相機(jī)獲取視頻的程序流程。具體到基于V4L2接口代碼編寫的過程如下：如果從數(shù)據(jù)中獲取的數(shù)據(jù)，將會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這不僅會(huì)影響實(shí)時(shí)監(jiān)測的流暢性，還會(huì)給整個(gè)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)帶來極大的難度。為了確保視頻的流暢、穩(wěn)定，在發(fā)送前必須對(duì)所拍攝的圖片進(jìn)行壓縮和編碼。這些方法通常不會(huì)為了減少圖像的品質(zhì)而被設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@些方法可以有效地減少圖像的存儲(chǔ)空間。圖4.2顯示了JPEG編碼流程圖。經(jīng)過五部具體程序后，原始圖片就變成了jpeg格式的壓縮文件。圖4.2JPEG編碼流程圖在此系統(tǒng)中，嵌入裝置獲取的影像要經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至PC機(jī)，這就是嵌入式裝置是服務(wù)器端，PC是客戶端。本節(jié)將通過網(wǎng)絡(luò)傳送壓縮后的文件，然后通過監(jiān)測系統(tǒng)獲取，然后通過PC接收，并將其解壓到顯示屏上。Linux系統(tǒng)在監(jiān)視裝置上運(yùn)行，所以你必須在LInux下使用BSD套接字來寫應(yīng)用程序。PC可以在一個(gè)局域網(wǎng)中與監(jiān)測終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本文是基于Windows操作系統(tǒng)的，因此，本文所開發(fā)的軟件應(yīng)該能夠在瀏覽器中使用，并且可以通過WindowsAPI來完成。圖4.3顯示了服務(wù)器的工作流程。圖4.3Boa的工作流程圖為了在WEB上進(jìn)行視頻監(jiān)視，必須使用java控制項(xiàng)，本文使用spcaview目錄下的文檔，把http_java_applet放在一個(gè)由java控制的root中?，F(xiàn)在，Boa和嵌入的Servfox都可以讓B/S的客戶機(jī)正常地進(jìn)行展示，JAVA控制下的瀏覽器工作流程見圖4.4。圖4.4基于JAVA瀏覽器的顯示過程本文利用JavaApplet軟件，實(shí)現(xiàn)了在視頻監(jiān)視頁面中的用戶視頻展示軟件（頁面名稱與boaServer首頁名稱相同）。在安裝了java操作的網(wǎng)絡(luò)裝置上，使用者可以在網(wǎng)上看到被監(jiān)視的錄像。另外，已經(jīng)完工的JavaApplet應(yīng)用還可以和VideoServer進(jìn)行交互來進(jìn)行視頻的操作。本章主要介紹了系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，其中包含了對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行JPEG壓縮的編程，以及對(duì)已完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)的傳輸，并在此基礎(chǔ)上完成了C/S與B/S的開發(fā)。系統(tǒng)調(diào)試本課題主要研究硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及軟硬聯(lián)調(diào)的各種調(diào)試。串行接口是系統(tǒng)交互開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在初期的測試階段，PC機(jī)采用了串行接口與軟件開發(fā)板進(jìn)行連接。在Nandflah的引導(dǎo)模式下，U-boot的起始印刷資訊可以被超級(jí)終端看見。在圖5.1中可以看到。圖5.1U-Boot啟動(dòng)信息PC機(jī)上的仿真終端能正常顯示U-boot的打印信息，說明串口能正常通信。能夠保證交叉開發(fā)環(huán)境能正常使用。核心部分是監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。以下是內(nèi)核的開始，您可以看到ecureCRT終端機(jī)。從圖5.2可以看出，經(jīng)過超端的印刷，已經(jīng)編譯好的核心可以被用在一個(gè)硬件上。圖5.2硬件系統(tǒng)啟動(dòng)信息為了可以通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行正常的圖像傳送，必須要有一個(gè)可以連接到互聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)板。下面是網(wǎng)上的試驗(yàn)，并與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，如圖5.3所示。圖5.3超級(jí)終端ping網(wǎng)絡(luò)圖5.3表明，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能通過wifi接入網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)具備通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)的功能，傳輸模塊正常。B/S方式的使用效果更好，用戶只要在系統(tǒng)中鍵入IP就能看到所監(jiān)視的錄像。首先在火狐瀏覽器上鍵入預(yù)置IP，然后登陸B(tài)/S用戶。從畫面5.4可以看出，在有的實(shí)驗(yàn)室中，B/S方式可以正確地進(jìn)行圖像的展示。圖5.4網(wǎng)頁監(jiān)控畫面本章重點(diǎn)介紹了監(jiān)測設(shè)備的各個(gè)功能，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)。最后，對(duì)C/S、B/S兩種方式進(jìn)行了系統(tǒng)的串行通信、無線通信等性能的驗(yàn)證，最后各模塊均順利地完成了測試，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的?？偨Y(jié)本文采用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一套具有高度可操作性的監(jiān)測平臺(tái)。概括起來就是：首先，對(duì)目前的國內(nèi)外視頻監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了回顧，指出了基于嵌入式技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的視頻監(jiān)測技術(shù)是未來的發(fā)展方向。其次，本文從軟體和軟體兩個(gè)角度對(duì)WiFi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。在軟體上，建立了跨學(xué)科的開發(fā)平臺(tái)，編寫了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)了Linux的內(nèi)核的剪切和遷移；在硬件上，通過選用OK6410芯片，對(duì)外部線路進(jìn)行了優(yōu)化，并采用了單獨(dú)