用于工业现场的嵌入式网络视频监控系统设计

摘要

本文提出了一种以嵌入式技术、视频压缩编码技术和网络传输控制技术为核心嵌入式网络视频监控系统，在稳定性、实时性、处理速度、功能、价格、扩展性等方面与传统的视频监控系统相比有着突出的优势。传统的实时网络监控系统是通过视频采集卡在PC机上构建网络视频监控系统的方案，其稳定性差、可靠性低、操作烦琐等缺点，已不能满足越来越苛刻的现场应用的要求。因此，进行嵌入式网络视频监控方面的研究和开发有着十分重要的意义。 本文在查阅大量相关文献，总结前人研究工作的基础上，根据实际情况，在能够满足工业现场应用需要的条件下，提出了一套以嵌入式Web服务器为核心，采用B/S结构的网络视频监控系统方案。本系统设计的嵌入式Web服务器，采用嵌入式实时多任务操作系统ARMLinux，将摄像机采集到的模拟信号经过解码后由GO7007视频编码芯片压缩为MPEG-4格式，通过内部总线送到嵌入式Web服务器，嵌入式Web服务器直接连入工业以太网，通过HTTP协议和公共网关接口CGI技术使得客户端浏览器和嵌入式Web服务器间建立交互，用户可在上位机(监控端)通过Internet浏览器就可以实时观看远程现场视频，授权用户还可以直接在监控端控制摄像机、云台的动作或对系统配置进行操作。 本文首先介绍了设计嵌入式网络视频服务器需要涉及到的三个方面的技术：图像处理技术、嵌入式操作系统相关技术和视频传输技术；提出了嵌入式网络视频监控系统的整体设计方案；详细介绍了各芯片的选型和工作原理，给出了电路原理图；分析了嵌入式操作系统和嵌入式WEB服务器的选型原则，介绍了建立基于目标平台的交叉编译的方式，说明了Linux设备驱动的原理；阐述了Java Applet在嵌入式系统中的实现技术，详细分析了嵌入式Web服务器的实现过程。论文完成了嵌入式网络视频监控系统的软件、硬件设计。主要工作有： 硬件方面：设计了基于处理器S3C2410的硬件平台；设计了处理器与压缩芯片G07007、Flash、SDRAM、网络控制器和max3232等的接口电路； 软件方面：完成了嵌入式Linux操作系统在S3C2410的移植，并依照Web服务器的基本原理，实现了HTTP通信，完成了Java Applet在客户端和应用程序的开发，实现了Linux平台上设备驱动程序，并给出了程序设计流程图和部分源代码。 最后，对本文所做的工作进行了回顾和总结，指出了系统的不完善之处和改进工作。 本文设计的一种方便且成本低廉的实时图像采集和传输的方案，具有多样的应用场合与广阔的发展前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外现状和发展方向

1.3论文的主要工作

第二章嵌入式网络视频监控系统相关技术

2.1视频图像压缩方案的选取

2.1.1视频压缩编码技术

2.1.2视频编解码的实现方法

2.2嵌入式处理器

2.2.1嵌入式处理器的分类

2.2.2 ARM处理器

2.3嵌入式操作系统

2.3.1嵌入式操作系统概述

2.3.2嵌入式操作系统介绍

2.3.3嵌入式Linux操作系统

2.4嵌入式系统接入Internet的方案

2.5嵌入式TCP/IP协议

2.6 HTTP协议概述

2.7 Java Applet技术

第三章系统总体设计

3.1技术指标

3.2系统总体结构

3.3硬件总体设计

3.4软件总体设计

3.4.1程序总体结构

3.4.2嵌入式Web服务器设计

3.4.2Java Applet客户端设计

3.4.3应用程序设计

3.5嵌入式操作系统的选择

3.6嵌入式WEB服务器的选择

3.7 Linux系统设备驱动程序

第四章嵌入式Web服务器硬件设计

4.1嵌入式微处理器

4.1.1处理器的选型

4.1.2 S3C2410处理器

4.1.3 S3C2410的外围扩展及其对其他器件的控制

4.2视频压缩芯片

4.2.1 MPEG-4压缩芯片的选型

4.2.2视频压缩芯片G07007

4.3视频采集设计

4.3.1 CCD图像传感器

4.3.2视频解码芯片

4.4 FLASH存储器扩展

4.5 SDRAM存储器扩展

4.6串口接口电路设计

4.7以太网接口电路设计

4.8 JTAG接口设计

4.9电源电路设计

4.10时钟电路设计

4.11复位电路设计

第五章系统软件设计及实现

5.1嵌入式Web服务器的软件实现

5.1.1主程序

5.1.2嵌入式WEB流程

5.2服务器与客户端交互技术的实现

5.2.1静态网页及表单处理

5.2.2 Java Applet在客户端的实现

5.3通信服务程序设计

5.4视频采集的软件实现

5.5视频解码芯片的软件控制

5.6串口通信程序设计

5.7网络驱动程序设计

第六章实验设计

6.1 ARMLinux的移植

6.2 Boa的移植与编译

6.3视频采集测试

第七章总结及展望

7.1本文完成的主要工作

7.2本文的主要特点

7.3展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文