基于S3C2440的音视频采集系统设计及其应用研究

摘要

本文以野生动物保护为研究背景，设计一款基于S3C2440的音、视频采集系统。采用被动式红外感应的方法侦测野生动物和偷猎者，对现场实时拍照、录像，并通过GPRS无线网络发送MMS、SMS信息予以提示;应用Linux操作系统，嵌入S3C2440A高性能ARM9微处理器以满足系统需求。
　　 针对野生动物生存环境（野外、多干扰、电源不稳定等）做了详细的分析，确定系统的整体功能框架。硬件方面主要工作有:(1)通过太阳能充电电池和干电池的无缝切换电路设计，解决系统长期在野外运行的能源需求;(2)采用直流电机驱动电路控制滤光片并配合红外LED灯，以满足白天黑夜全天工作的需求;(3)采用LHI968红外传感器和PIC16F684微型单片机构成的红外感应模块，有助于提高系统的抗干扰能力并使得感应灵敏度可调;(4)完成图像、语音采模块电路设计，实现对现场音视频数据采集。
　　 软件方面主要工作有:(1)阐述ARM嵌入式交叉开发平台的搭建方法和linux设备驱动程序架构;(2)引入信量号和等待队列机制，优化系统资源调度，重点设计并实现OV9650图像传感器、UDA1341TS语音处理器在linux系统中的驱动程序，为应用层的音、视频软件处理提供了获取原始声、图数据的调用接口;(3)设计整个系统应用层的软件流程图。
　　 本设计兼顾了系统运行的环境和应用成本，旨在为自然保护区、野生动物繁殖示范基地提供一个合适的嵌入式系统侦测平台，具有较大的经济价值和实用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外野生动物监测研究现状

1．3 研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 音视频采集系统整体设计方案

2．1 系统需求分析

2．2 系统的硬件平台选型

2．3 系统的软件开发平台选型

2．4 系统总体框架

2．5 本章小结

第3章 系统硬件电路设计

3．1 干电池与太阳能充电电池切换电路设计

3．2 电机正、反转控制电路设计

3．3 红外感应模块设计

3．3．1 红外探测原理

3．3．2 红外信号处理模块电路设计

3．3．3 PIC单片机处理红外信号的软件设计

3．4 图像采集电路设计

3．4．1 图像传感器选择

3．4．2 OV9650与S3C2440摄像头接口的连接电路

3．5 音频数据采集电路设计

3．5．1 IIS总线协议分析

3．5．2 音频接口电路设计

3．6 本章小结

第4章 嵌入式开发平台搭建

4．1 嵌入式产品开发基本流程

4．2 目标板与宿主机交叉开发环境的构建

4．2．1 嵌入式bootloader的结构与移植分析

4．2．2 linux系统内核定制裁剪、编译

4．2．3 根文件系统的制作

4．2．4 nfs起根文件系统

4．3 linux下应用程序、驱动程序的调试方法

4．4 本章小结

第5章 音、视频采集驱动程序设计

5．1 linux下设备驱动程序概述

5．2 COMS图像采集驱动程序设计

5．2．1 摄像头接口工作原理

5．2．2 linux字符设备框架

5．2．3 OV9650字符型驱动程序实现

5．3 UDA1341音频驱动程序设计

5．3．1 音频接口工作原理

5．3．2 UDA1341TS内部功能及其L3接口分析

5．3．3 音频驱动程序实现

5．4 音、视频数据在应用层的处理

5．5 系统整体应用程序流程

5．6 本章小结

第6章 系统测试

6．1 电源模块测试

6．2 光敏电阻控制直流电机正、反转测试

6．3 红外感应模块测试

6．4 音、视频驱动程序测试

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表的学术论文)

附录B (OV9650工作的一组参数值)