視頻監控系統中云臺控制模塊的設計與實現

隨著多媒體技術和網絡通信技術的迅速發展，視頻監控技術在國民生產生活的各個領域得到了廣泛應用。而云臺控制系統的出現為增加視頻監控系統的監控范圍、提高攝像頭的監控效率起到了巨大作用。對于云臺控制系統，參考文獻[1]提出了基于DSP芯片的云臺控制系統，參考文獻[2]提出了在Visual C++編程中利用ActiveX控件實現云臺控制的方案。但是，這些方案由于沒有現成的開發工具支持，開發周期長、成本高且開發出來的系統在網絡環境不佳時，運行不夠穩定。針對這種情況，以及ARM11微處理器具有優異的多媒體數據處理能力和高度智能化的特點，本文提出了運用Net-SNMP開發工具，通過在嵌入式ARM11平臺上移植SNMP代理的方法實現IP網上云臺的遠程控制方案。

1 基于ARM11的嵌入式視頻監控系統

如圖1所示為典型的嵌入式視頻監控系統[3]，S3C6410處理器通過控制外圍設備進行視頻采集，并將壓縮編碼后的信號發送給監控終端。同時，嵌入式處理器通過網卡接收監控終端發送過來的云臺控制命令，按照云臺控制協議將其解碼并通過RS485端口發送給云臺，實現對云臺的控制功能。

2 系統硬件設計

基于SNMP和ARM11的云臺控制系統的硬件部分由主控制板模塊、云臺模塊和傳輸模塊組成。

系統硬件部分主要包括：微處理器及存儲電路模塊、電源時鐘模塊、網卡模塊和外圍接口電路模塊等[3]。DM9000網卡用于從IP網接收遠程控制命令；RS485串口用于微處理器與云臺之間的通信。Flash用于存儲各種固化程序；SDRAM用于系統運行時程序的存取；串口RS232用于打印輸出信息和程序的調試。

2.1 主控制板模塊

主控制板模塊(即核心控制器)S3C6410是三星公司基于ARM1176JZF-S內核構建的高性能多媒體應用微處理器，由于其內部集成了硬件編解碼單元MFC，使其在多媒體信號處理上大大優于早期的同類產品。S3C6410內部結構復雜，其內部集成有1個LCD控制器、SDRAM控制器、NAND Flash控制器、I2C總線接口和看門狗計數器等。完善的外設和667 MHz的運行頻率，使S3C6410處理器很適用于智能控制系統的開發。

2.2 云臺模塊

云臺是一種安裝在攝像機支撐物上的工作臺，用于支撐攝像機以實現水平和垂直運動等輔助功能。一般云臺攝像機內置有解碼器，遵循云臺控制標準協議，根據外部控制信號可以對其實現控制。本系統采用3030WQ型云臺和PELCO-D云臺協議。其云臺協議如表1所示，系統硬件架構如圖2所示。

云臺數據格式為：1位起始位、8位數據位、1位停止位，無效驗位。波特率為2 400 B/s。

云臺的停止、左、右、上、下命令分別對應：0xff，0x01，0x00，0x00，0x00，0x00，0x01；0xff，0x01，0x00，0x04，

0xff，0x00，0x04；0xff，0x01，0x00，0x02，0xff，0x00，0x02；0xff，0x01，0x00，0x08，0x00，0xff，0x08；0xff，0x01，0x00，0x10，

0x00，0xff，0x10（這里的地址碼均設為0x01）。

3 軟件設計

軟件設計包括嵌入式系統構建和應用軟件兩部分[4]。嵌入式系統部分按照華恒科技S3C6410用戶手冊構建，其包括了引導程序(Bootloader)、Linux內核、驅動等，軟件框圖如圖3所示。