基于H.264的嵌入式無線視頻監控系統

Hi3510使用ARM926EJ-S內核，哈佛結構的32位RISC處理器，其內內置MMU，主頻可達到 240MHz，可以很好得運行嵌人式Linux2.6，不但保持了嵌人式系統小型化、低功耗、易攜帶的特點，又充分利用了Linux系統完整的內存、文件、線程管理功能，大大方便了程序的開發和程序中多任務功能的實現。

H.264是面向無線網絡和因特網的視頻圖像編碼與傳輸技術．與其相關的各種研究已成為當今信息科學與技術的前沿課題。 H.264具有高壓縮比，良好的網絡適應性，一定的魯棒性等優異性能，但其計算量過高，編碼時間過長，限制了它的廣泛應用。Hi3510芯片是具有 H.264硬件編碼SOC芯片DD Hi3510采用ARM9+DSP+硬件引擎方式，方便地提供了H.264壓縮視頻流，而且可以獲得很好壓縮比。

碼分多址通訊模塊采用深圳倚天科技公司的ETPro-309 AI CDMA Modem，其內置SIM卡，其內部核心芯片是Qualcomm MSM6025。該模塊包含基于碼分多址業務標準IS95和IS2000的調制解調系統，而且帶內置TCP／IP協議棧，可利用AT命令直接與其通信。碼分多址模塊與核心處理器之間使用UART進行連接。

Hi3510支持ITU-R BT.656/601視頻輸入接口，攝像機接口接受ITU標準的圖像數據，不能直接接收CCD攝像機輸出的模擬視頻信號，因此我們只需要再加一片SAA7114視頻解碼芯片，就可以完成硬件系統的搭建。

3.2 監控終端軟件設計

控制終端軟件的核心是嵌入式Linux操作系統,所有功能的實現都基于Linux操作系統來完成。主要包括三個層次，最底層是BootLoader服務程序和基本外設驅動，它主要完成系統加載和ARM核心處理器的初始化配置，第二層主要是攝像頭模塊和碼分多址模塊的驅動程序，最后一層是系統的應用程序。

由于Linux內核采用模塊化的設計。很多模塊可以獨立地加載或卸載，所以小型化就是對Linux內核重新編譯，在編譯時仔細地選擇嵌入式設備所需要的功能模塊，同時刪除不需要的功能。這里只需要串口驅動、SAA7114視頻解碼芯片驅動，還有撥號網絡應用，還要支持 PPP、TCP／IP網絡協議，其他都可以刪除掉，使系統運行所需要的內核顯著減小至l Mb以內。碼分多址撥號通過運行PPP程序進行。在Linux下的PPP包是專門為解決Modem撥號上網問題而編寫的，并且是公開源代碼的。PPP撥號腳本程序主要通過調用pppd和chat這兩個應用程序，并通過AT指令實現對Modem的操作。

應用程序主要是監聽用戶命令，收到命令后調用攝像頭模塊采集圖像，然后再使用碼分多址模塊來發送圖像數據。終端一旦初始化后，就與中心服務器建立TCP連接，在運行過程中終端跟中心服務器保持TCP連接，中心服務器可隨時主動地請求圖像數據，因此，對于對交互性和實時性有較高要求的應用系統可實現較好的響應。監控終端軟件流程如圖3所示。

圖3. 監控終端軟件流程圖

4 基于RTP的H.264視頻流傳輸控制

由于H.264具有前面所指出的多種優點，本系統設計了基于RTP的H.264視頻流傳輸控制。RTP協議對實時數據傳輸的支持包括時間戳、序列號、荷載類型標識和源標識等，時間戳反映了RTP數據幀中第一字節數據的采樣時間，采樣時間是線性單調增長的。接收方根據收到數據幀的時間戳來重建接收數據的時序關系，以便正確回放媒體流。序列號用于數據傳送的丟失檢測和幀序重構；荷載類型標識則指明RTP幀數據荷載的編碼格式；源標識用于指示接收方式所接收數據的來源。以上功能均通過RTP的幀頭來實現。

RTP 數據協議運行在面向數據報的UDP 之上，它只能提供無連接的不可靠服務，幀丟失或出錯都會降低圖像或聲音的質量。RTCP控制協議需要與RTP數據協議一起配合使用，RTP本身并不能為按序傳輸數據包提供可靠的保證，也不提供流量控制和擁塞控制，這些都由RTCP來負責完成。