基于ARM的視頻安全監控終端的設計與實現

引言

　　視頻監控系統在工業、軍事、民用領域有著廣泛的應用，為這些行業的安全防范和環境監控起到了不可忽視的作用。視頻監控系統正逐步由模擬化走向數字化，隨著半導體技術的飛速發展和多媒體視頻編解碼技術的日益成熟，高性能、復雜的視頻流壓縮算法在嵌入式系統中的應用成為了現實。如今監控系統多采用專用處理器或RISC嵌入式處理器與DSP相結合的方法實現，本文探討的是用ARM處理器與軟件壓縮相結合的辦法實現。

視頻監控系統總體設計

　　首先需要對系統進行總體規劃，將系統劃分成幾個功能模塊，確定各個模塊的實現方法。整個視頻監控系統采用C/S結構，從主體上分為兩部分：服務器端和客戶端。服務器端主要包括S3C2410平臺上運行的采集、壓縮、傳輸程序，客戶端是PC機上運行的接收、解壓、回放程序。視頻監控終端從現場的攝像頭捕獲實時的視頻信息，壓縮之后通過以太網傳輸到視頻監控服務器上。

　　如系統結構圖（圖1）所示，視頻圖像采集和打包發送在服務器端完成，圖像的接收解包和回放將在客戶端完成。

　　系統的硬件設計

　　系統采用模塊化設計方案，主要包括以下幾個模塊：主控制器模塊、儲存電路模塊、外圍接口電路模塊、電源和復位電路，如圖2所示。

　　S3C2410主控器模塊

　　主控器模塊是整個系統的核心，采用的S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM920T處理器核的16/32位微控制器，該處理器最高運行頻率可達到203MHz，它的低功耗、精簡和全靜態設計特別適合于對成本和功耗敏感的應用。S3C2410提供了豐富的片內資源，支持Linux，是本系統的合適選擇。它能完成整個系統的調度工作，在系統上電時配置所有需工作的芯片的功能寄存器，完成視頻流的編碼，并通過以太網控制器控制物理層芯片發送視頻碼流。

　　系統存儲電路模塊

　　主控器還需一些外圍存儲單元如Nand Flash，和SDRAM。Nand Flash 中包含Linux 的Bootloader、系統內核、文件系統、應用程序以及環境變量和系統配置文件等；SDRAM讀寫速度快，系統運行時把它作為內存單元使用。設計采用了64M的Nand Flash和64M的SDRAM。

　　外圍電路模塊

　　本設計用到的外設有USB接口，網卡接口，RS232接口和JTAG接口。

　　視頻監控終端的USB主控制器模塊通過專用的USB集線器與多個USB攝像頭相連。在實時監控狀態下，各個攝像頭上捕獲的圖像數據通過USB集線器傳輸到視頻監控終端的USB主控制器模塊上，然后再由USB主控制器模塊交由S3C2410處理器集中處理。S3C2410對采集到的圖像進行實時編碼壓縮，編碼之后的碼流直接傳輸到發送緩沖區中，等候發送。