基于ARM的网络摄像机的设计与实现

摘要

随着通信、微电子和网络技术的快速发展，视频监控系统正在向嵌入式、数字化、网络化、智能化的方向发展。目前网络视频监控系统包括网络摄像机、网络视频服务器、网络编解码器等第三代监控产品，是现阶段安防行业应用的热点。
　　 而网络摄像机是传统摄像机和网络视频技术相结合的新一代产品，它集成了视频和网络传输等多种功能，拥有独立的IP地址和嵌入式操作系统，将视频信号进行采集、压缩、通过网络将监控的视频图像通过Internet直接传输到处于远端的视频监控平台。
　　 目前，在监控市场上视频监控系统解决方案很多，主要有DSP 处理器方案、CPLD/FPGA 处理器方案和ARM 处理器方案等。采用DSP 处理器解决方案，当用DSP 处理器来压缩和处理视频数据，算法比较灵活，运算速度快，且传输到监控终端的画面比较清晰，但是采用DSP 处理器方案，通常具有开发难度大、周期长、成本高等缺点。采用CPLD/FPGA 处理器的解决方案，此方案具有数据处理速度快、内嵌DSP 核、系统容易升级且集成度高等优点，但是采用此方案开发难度比较大，并且开发成本也较高，所以在监控领域普遍推广这两种方案有一定难度。
　　 从安防领域的发展趋势和目前的现有技术来看，本文提出了一种基于嵌入式技术的网络视频监控系统的实现方案。系统是以华为海思的多媒体芯片HI3512为核心平台，通过此硬件平台建立了基于TCP/IP 协议和RTP 协议的视频服务器，HI3512 将CCD 摄像头采集到的视频图像数据进行压缩，然后经过Internet的网络传输，完成对现场的网络视频监控任务。
　　 论文主要包括以下内容：首先阐述了视频监控系统的发展现状和发展趋势，详细分析了监控系统功能、性能需求和基本原理，提出了系统的总体设计方案。
　　 然后介绍了ARM处理器的相关知识，重点介绍了本系统所采用的基于ARM9+DSP核的多媒体芯片HI3512，用模块化的方法设计了HI3512主要外围电路：CPU与存储器模块、音频与视频模块、电源与复位模块、网络收发模块、外围接口电路模块等，并对各个模块进行了详细的阐述，另外，重点研究了系统的PCB板设计，其中电磁兼容性设计和系统的防雷防静电措施是重中之重。接着介绍了嵌入式Linux操作系统和Bootloader的启动原理及运行过程，以及如何在ARM硬件平台上进行系统引导程序Bootloader和Linux内核的编译与移植；并在Linux操作系统下，对网络设备驱动程序开发进行了深入研究和开发，并完成了网络驱动程序的设计。接着对本系统的主要功能芯片进行了调试，并对整机进行了应用调试和测试。最后对全文进行了总结，并提出了进一步的开发建议。
　　 本系统实现了一种数字化、网络化、低功耗、低成本和体积小的监控解决方案。它满足了视频监控系统对视频数据传输的实时性和可靠性的要求，具有很大的工程和现实意义。