基于ARM的智能家居視頻監控系統

2 視頻監控系統的架構
鑒于家居系統的結構特點，選用集軟硬件于一體，具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點的嵌入式系統。設計采用ARM(Adva-nced RISC Machinesl核嵌入Linux操作系統的方法實現。系統主要由嵌入式S3C2410處理器、相關支撐硬件、USB攝像頭、嵌入式操作系統Li-nux及應用軟件等部分組成，該系統是可以獨立工作的“器件”。
2．1 系統的硬件結構
系統硬件部分主要包括S3C2410處理器、儲存器和外圍電路，其結構框架如圖2所示。

基于ARM9的嵌入式S3C2410處理器是整個系統的核心，它提供了豐富的片內資源，支持Linux操作系統，并能完成整個系統的調度工作。CPU內置USB控制器，USB攝像頭將采集到的圖像通過USB接口送與S3C2410進行處理，以等待發送。網絡芯片DM9000有成熟的Linux驅動程序支持，其100Mb／s以太網接口，以傳輸速率快為設計首選。
2．2 構建基于S3C241O的嵌入式Linux系統
Linux是一款可以免費使用，且源碼開放以便開發人員隨意裁剪，且具有穩定性能的操作系統。宿主機選用Red Hat公司的IAnux9．0服務器版，并在其上構建嵌入式Linux開發平臺需要的交叉編譯環境。
在S3C2410上搭建嵌入式Linux軟件平臺需要完成引導加載程序Boot loader的移植；Linux操作系統內核的移植和包含應用程序的文件系統移植。
Boot Loader是在操作系統內核運行之前執行的一段小程序。Linux內核有自己的結構體系，智能家居系統的Linux內核由標準Linux內核裁剪而來。設計直接通過系統調用訪問Linux的內核資源，編譯內核時加入USB攝像頭Webeve 2000主芯片OV511的驅動和以太網控制芯片DM90-00的驅動，文件系統選用Ramdisk技術。

3 視頻監控系統的實現
3．1 Vide04Linux程序
Vide04Linux(簡稱V4L)是Linux中關于視頻設備的內核驅動，它針對視頻設備的應用程序編程提供一系列接口函數。對于USB接口攝像頭，其驅動程序中提供基本的I／O操作接口函數open、read、write、close等。
3．2 網絡通信程序
在TCP／IP網絡應用中，通信的兩個進程間相互作用的主要模式是瀏覽器／服務器模式，即客戶向服務器發出服務請求，服務器接收到請求后，提供相應的服務。
Linux中的網絡編程是通過Socket接口來進行的，Socket相當于進行網絡通信兩端的插座，只要對方的Socket和自己的Socket有通信聯接，雙方就可以發送和接收數據了。在智能家居系統中，用戶所持有的任意網絡設備的和家用ARM9開發板就是Socketet通信的兩端。
3．3 嵌入式WEB服務器和視頻監控的實現
家居系統選用的Web服務器是一款非常小巧的，執行代碼只有約60kB的一個單任務嵌入式boa服務器。客戶端瀏覽器和嵌入式Web服務器之間通過HTTP協議所進行的“請求一>響應”的工作原理如圖3所示。

構建嵌入式服務器boa，并針對具體情況配置boa，這里在／etc下建立boa目錄，并在／etc／boa目錄下建立boa．conf文件。設置boa．-conf文件里的用戶訪問權限User nobody為user 0；Group nogroup為Group 0；日志目錄Errorlog和AccessLog為var／log／boa／error log和／var／log／boa／access log；html文件目錄為／var／www；默認首頁為／var／www／；cgi腳本目錄為ScriptAlias／cgi-bin／／var-／www／cgi-bin。在Makefile文件里修改交叉編譯器的路徑，并把PC上／etc／mime．types文件拷貝到開發板的／etc目錄下。
CGI(通用網關接口)定義了Web服務器與其他可執行程序(CGI)之間進行交互的接口標準。CGI程序用來完成Web網頁中表單數據處理的動態交互工作，CGI程序與Web服務器，以及客戶端瀏覽器之間交互工作的原理如圖4所示。

這里編寫的CGI程序主要完成客戶端瀏覽器用戶名和密碼的校驗，通過后完成本地數據的上傳。
CGI程序對index．html提交數據的處理，通過登陸后提供進入視頻監控界面(http：／／211．81．251．32：8888)的鏈接，我們用webc-am server作為瀏覽器端視頻播放器，該播放器可隨著監控網頁的打開而自動下載到用戶端瀏覽器，并不需要專用的瀏覽器，但看到監控效果是網頁打開時刻的靜止圖像。