（电子科学与技术专业论文）基于h264无线视频监控系统的研究.pdf

r e s e a r h0 i np a r t i a l t h e s i 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文 = =基王丛：2 鳢玉缝塑麴监控丕统的盟究：。除 论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已 经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 - ，乃 学位论文作者签名：纥弛 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密口( 请在以上方框内打“) ：马乳名：乃 日期：上，1 1 年6 月2 艿e t 中文摘要 摘要 从视频监控的历史方面看，视频监控系统可以分为三个阶段，即模拟视频监 控系统、基于p c 机插卡式的视频监控系统和数字视频监控系统。随着科技的日益 发展，视频监控系统的应用越来越广泛。由于模拟视频监控系统传输距离短、范 围小，基于p c 机插卡式的视频监控系统的成本较高，数字视频监控系统逐渐成为 市场主流。它主要采用嵌入式技术，把采集的视频图像进行压缩、存储再通过网 络传输，成本较低，便于大规模开发。 本课题所研究的视频监控系统就属于第三代系统数字视频监控系统。总体方 案为在监控前端通过摄像头采集视频图像，然后调用t 2 6 4 编码库进行h 2 6 4 编码 压缩，再利用u d p 协议通过无线传输到终端p c 机解码显示，并且能根据终端的云 台控制程序控制云台的运动。在开发平台的选择方面，由于考虑本课题的需求， 本系统选择基于a r m 9 处理器的m i n i 2 4 4 0 开发板作为硬件开发平台，选择丌源的 便于裁剪的l i n u x 操作系统作为软件丌发平台。 本课题在基于上述硬件和软件开发平台上完成了如下工作：首先对于本课题 的研究意义以及视频监控系统的历史与现状进行简要的叙述，然后简述本系统的 总体开发方案，接着搭建嵌入式系统开发环境，包括交叉编译链的安装、向开发 板移植所需的驱动及l i n u x 内核等。接着设计本系统的软件开发模块，包括摄像 头视频采集模块、h 2 6 4 编码压缩模块、无线传输模块以及云台控制模块。 最后在系统测试方面对视频采集的图像、编码压缩倍数、网络传输性能和云 台控制方面进行了相应的测试并对测试结果进行了详细的分析，对于以后系统的 进一步完善做了相应的说明，为后续的开发提供了参考方案。 关键词：视频监控；嵌入式l i n u x ；h 2 6 4 ；无线传输： 英文摘要 a b s tr a c t f r o mt h eh i s t o r i c a ls i d eo fv i d e os u r v e i l l a n c e ，v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mc a nb e d i v i d e di n t ot h r e es t a g e s ，w h i c ha r ea n a l o gv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m 、p c b a s e dv i d e o s u r v e i l l a n c es y s t e mp l u g i na n dd i g i t a lv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m 。w i t ht h ei n c r e a s i n g d e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mi sw i d e l ya p p l i e d 。 a st h et r a n s m i s s i o nd i s t a n c eo fa n a l o gv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mi ss h o r ta n dn a r r o w r a n g e ，t h ec o s to ft h es e c o n dv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mi sh i g h e rt h a no t h e r s ，d i g i t a l v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mi sb e c o m i n gt h em a i n s t r e a m i tm a i n l yu s e se m b e d d e d t e c h n o l o g y ，c o m p r e s s e sv i d e oi m a g e sc o l l e c t e d ，s t o r e sa n dt h e nt r a n s m i t t e st h r o u g ht h e n e t w o r k i na d d i t i o n ，i t sc o s ti sl o w e rs ot h a ti tf a c i l i t a t e sl a r g e - s c a l ed e v e l o p m e n t t h es u b j e c to fv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mu n d e rs t u d yi st h et h i r dg e n e r a t i o nd i g i t a l v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m i t so v e r a l lp r o g r a mi st h a ti tc a p t u r e st h ev i d e oi m a g eb yt h e c a m e r ai nt h ef r o n t e n dm o n i t o r i n g t h e ni to u t l i n e st h eo v e r a l ld e v e l o p m e n tp r o g r a mo f t h es y s t e ma n dc a l l st h et 2 6 4c o d i n gl i b a r yt oc o d e n e x tt h r o u g ht h ew i r e l e s sm a k i n g t h eu s eo fu d p p r o t o c o lt ot r a n s m i tt ot h ep c ，d e c o d i n ga n dd i s p l a y i n g a n da c c o d i n gt o t h et e r m i n a lo fp a n t f i t z o o m ( p t z ) p r o g r a mi tc a nc o n t r o lp t z sm o t i o n a st ot h e d e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，t h es y s t e mc h o o s e sm i n i 2 4 4 0d e v e l o p m e n tb o a r db a s e da r m 9 p r o c e s s o ra st h eh a r d w a r ed e v e l o p m e n tp l a t f o r ma n ds e l e c t sl i n u xo p e r a t i n gs y s t e m t h a ti sn o wt h em o s tp o p u l a ra n de a s yt oc u ta n do p e n n i n gs o u r c ea st h es o f t w a r e d e v e l o p m e n tp l a t f o r m t h es u b j e c tw i l lb eb a s e do nt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mt o c o m p l e t et h ew o r ka sf o l l o w s ：f i r s t l y ，i td i s c r i b e sb r i e f l yb o t ht h es i g n i f i c a n c eo ft h e m s e a r c ha n dt h eh i s t o r ya n dt h ep r e s e n to ft h ev i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m t h e no u t l i n i n g t h eo v e r a l ld e v e l o p m e n tp r o g r a mo ft h es y s t e m t h i r d ，e m b e d d e ds y s t e m sd e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n ti sb u i l ta c c o r d i n gt ot h eo v e r a l ld e s i g n ，i n c l u d i n gt h ec r o s sc o m p i l e rc h a i n i n s t a l l e d ，t h en e c e s s a r y d r i v e ra n dt h el i n u xk e r n e lw h i c ha r et r a n s f e r e dt ot h e d e v e l o p m e n tb o a r d f o u r t h ，i tf o c u s e so nt h es o f t w a r ed e s i g n t h e r e a lef o u rm o d u l e s w h i c ha r ec a m e r av i d e oc a p t u r em o d u l e ，h 2 6 4e n c o d i n gm o d u l e ，w i r e l e s st r a n s m i s s i o n m o d u l ea n dp t z c o n t r o l i n gm o d u l e a tl a s t ，t h es u b j e c tt e s t st h ew h o l es y s t e m ，i n c u l d i n gt h ei m a g ec a p t u r e d ，e n c o d i n g m u l t i p l e ，n e t w o r kt r a n s m i s s i o np e r f o r m a n c ea n dp t zc o n t r o l i n g ，t h e nc a r r y i n go u ta d e t a i l e da n a l y s i sa b o u tt h et e s t i n gr e s u l t s f o rt h ef u t u r em a k i n gt h ec o r r e s p o n d i n gt o f u r t h e ri m p r o v et h es y s t e m a n dp r o v i d i n gar e f e r e n c ef o rt h ed e v e l o p m e n to ff o l l o w u p p r o g r a m k e yw o r d s ：v i d e os u r v e i l l a n c e ；e m b e d d e dl i n u x ；h 2 6 4 ；w i r e l e s st r a n s m i s s i o n ； 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 研究意义1 1 2 视频监控系统的历史。2 1 3 国内外研究现状与发展趋势3 1 4 论文的组织结构4 1 5 本章小结5 第2 章系统的总体方案设计6 2 1 嵌入式系统概述6 2 1 1 嵌入式系统的定义。6 2 1 2 嵌入式系统的特点7 2 1 3 嵌入式系统的组成7 2 2m i n i 2 4 4 0 开发板相关情况介绍8 2 2 1s 3 c 2 4 4 0 应用处理器8 2 2 2m i n i 2 4 4 0 开发板介绍1 0 2 3 嵌入式l i n u x 系统概述。1 2 2 3 1 嵌入式l i n u x 发展现状1 2 2 3 2 嵌入式l i n u x 的特性1 3 2 4 本章小结。1 4 第3 章嵌入式系统开发环境的建立1 5 3 1l i n u x 操作系统的安装1 5 3 2s a m b a 服务器配置1 5 3 3 交叉编译链的安装1 8 3 4u b o o t 的移植2 0 3 5 网卡驱动移植2 3 3 6i l o rf l a s h 驱动移植2 5 3 7l i n u x 操作系统内核移植2 6 3 7 1l i n u x 内核简介2 7 3 7 2l i n u x 内核的结构2 7 3 7 3l i n u x 内核的配置、编译与移植2 8 3 7 4 嵌入式根文件系统的制作3 1 3 4 3 1 ； 。3 7 。3 7 3 7 4 0 4 3 4 4 4 4 4 5 4 6 ! ；】【 ! ；：! 。5 2 ! ；3 ! ；3 5 6 ! ；6 ! ；6 5 9 ( ；l 6 1 6 7 6 8 。7 0 7 3 基r 丁h 2 6 4 无线视频监控系统的研究 第1 章绪论 1 1 研究意义 随着信息技术的高度发展，个人电脑越来越普及，特别是上世纪八九十年代 以来计算机互联网的产生和使用，深远地影响社会的经济发展，同时也在改变着 人们的工作、思想、学习和生活方式。人们对生活的质量要求越来越高，便捷安 全的生活成为人们追求的主题。由此p c 机已经成为人们生活的越来越无法取代的 产品。 现在p c 机已经进入到平稳发展的时期，为了激发市场潜在的动力，振兴现在 的电子产业，需要寻找一个新的契机。于是人们提出了“后p c 时代”的概念，它 几乎颠覆了先前p c 的概念，现在出现的产品例如智能手机、路由器等等就属于“后 p c 时代 的产品，这些设备中的大多数是以嵌入式系统的形式存在的【l l 。嵌入式 系统功能强大，便捷，可以根据具体应用对象对软硬件进行定制。由此看来嵌入 式技术对未来工业革命的影响将会越来越大。 目前普遍被认同的嵌入式系统的定义为：以应用为中心，以计算机技术为基 础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要 求的专用计算机系统【捌。从该定义可以看出嵌入式系统具有“嵌入性 、“专用性 等特点。基于嵌入式系统体积小、实时性高、稳定性好、支持以太网等优点，越 来越被工控领域所应用。 在目前的电子消费中，增长最快的应属手持式的音视频设备、数字影像设备 ( 如数码相机) 等，而这些产品的核心技术就是视频的编解码。当前的各种嵌入式 设备，虽然发展很快，相比以前性能有了较大的发展，但是技术还不是很成熟， 数据处理能力和p c 机相比还有很大差距，这和嵌入式本身的特点密切相关，嵌入 式内存小，屏幕小，计算能力有限，如果要传输视频图像，考虑到传输带宽，就 必须要对采集的视频本身进行编码压缩，所以好的编码标准就尤为重要，它既要 第1 章绪论 压缩率高，还不能对视频图像本身的效果有太大的降低，这就是现在所要解决好 的问题。而目| j 国际比较先进的视频编码标准是h 2 6 4 ，它相对之i j f 的几代标准 m p e g 1 、m p e g 2 、m p e g 4 、h 2 6 3 等更能解决好这几个问题。在相同视频质量 的条件下，h 2 6 4 有更高的压缩率，占用带宽更小等优点，这对于对网络带宽有较 高要求的无线传输尤为重要。基于以上所述，本课题采用h 2 6 4 视频编码标准具 有很强的现实意义。 1 2 视频监控系统的历史 到目前为止，视频监控系统的发展经历了以下三个阶段。 ( 1 ) 模拟视频监控系统 这种系统可以被称作第一代视频监控系统，它产生于2 0 世纪8 0 年代到9 0 年 代初。主要是基于模拟信号技术构建的。该系统由模拟摄像机、视频矩阵、监视 器、录像机等组成，利用模拟视频线将来自摄像机的视频信号传输到监视器上， 再通过视频矩阵主机，采用键盘进行控制。但由于模拟视频监控系统的视频采用 电缆传输，因而线路的衰减程度比较大，传输距离不远，因而只能适用于小范围 的监控，可扩展性不强【3 1 。 ( 2 ) 基于p c 机插卡式的视频监控系统 到了2 0 世纪9 0 年代后期，由于图像处理技术、计算机网络传输、视频压缩 编码技术和多媒体技术的发展，视频监控领域逐渐通过在p c 机内部插入视频压缩 卡来借助计算机实现视频流数据的网络传输。这样就可将压缩后的视频数据通过 互联网实现视频流的集中处理和分发【4 1 。和第一代的模拟视频监控系统相比，这种 监控系统由于含有计算机的强大的数据处理和计算能力，功能较强，灵活性也很 高。但稳定性不是很强，同样可扩展性也不高。此外，由于一台计算机只能处理8 路模拟视频，因此如果运用在较大型的监控网络系统，成本比较昂贵。 ( 3 ) 数字视频监控系统 基丁h 2 6 4 无线视频监控系统的研究 近年来，由于集成电路和芯片集成技术的迅猛发展，计算机技术的发展越来 越小型化，嵌入式技术已经应用到工业和生活的各个方面，而视频监控领域也在 不断的改革，目前远程视频监控系统越来越流行。这种系统主要进行视频数据的 压缩、传输、存储和播放。它的基本原理是：采用嵌入式微处理器，把视频压缩和 传输处理功能集成在里面。摄像机把采集的视频信号量化后由专用芯片进行压缩， 然后通过内部编码处理后发送到网络或服务器上。 1 3 国内外研究现状与发展趋势 目前，国际高端视频监控系统等产品大都采用多c p u 系统，每个c p u 执行不 同的命令，有的负责接收、处理和传输图像模块输入的信号，有的负责发出报警 信号。而现在应用比较广泛的主要有以下两类数字视频监控系统，其中的一类是 以数字录像设备为基础，而另外一类主要是以基于w e b 的嵌入式技术为核心，而 且后者逐渐成为了一种发展趋势。但两者也都有各自的缺点。前者主要结构复杂， 稳定性不够好；功耗和费用较高；软件不够开源，传输距离也明显受到环境限制。 而后者在图像质量、安全等问题上也都需要进一步探讨。目前视频监控技术j 下朝 着网络化、智能化、移动化的方向迅速发展。针对这种趋势，视频监控系统拥有 好的处理器和先进的编码方式就有很大必要。 视频通信系统中的关键环节就是视频信号的采集与传输，而实现实时视频信 息的传输就必须采用先进编码压缩算法，目前国际比较先进的编码算法是h 2 6 4 。 h 2 6 4 a v c 是由i t u t 的视频编码专家组( v c e g ) 及i s o i e c 的活动图像专家组 ( m p e g ) 联合研究推出的适应于低码率传输的视频压缩标准，这个标准分为视频编 码层( v c l ) 和网络提取层( n 两层，具有编码效率更高、网络适应性更强等优势 【5 1 。h 2 6 4 现在广泛应用于数字媒体存储、可视电话、视频会议系统、视频点播、 远程教学、监控系统等各类视频通信系统。对于嵌入式系统而言，h 2 6 4 标准的引 入能实现系统的小型化，智能化，使得系统更为灵活，对于军事、工业、医疗、 科学探索、教育、商务等各种多媒体业务的应用有更好的适应性。 第1 章绪论 原始的监控系统不是整体的，只是对一些诸如电力设备、工业控制设备等专 业设备进行监控，随着通信、计算机、自动化技术的发展，监控技术也迅速变革， 现在基本实现数字化、网络化和智能化，这三个特点是现代监控系统的发展方向 6 - 7 1 。以下分别对这三个特点做具体阐述： ( 1 ) 数字化 监控系统的数字化是把系统中诸如视频、音频、控制等模拟信号转化为数字 信号，这个过程与监控系统的各个环节都息息相关，无论是信息采集、数据处理、 传输还是系统控制都离不开数字化过程。只有使得信息流数字化、编码压缩，才 能实现统一操作平台上的管理和控制。 ( 2 ) 网络化 监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡，采用 多层分级结构，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现 抢先任务调度算法的快速响应【引。这种监控系统的硬件和软件均采用标准化和模块 化的设计。系统设备的配置具有控制功能完备、人机界面友好、数据处理便捷、 通用性强以及设备安装、调试和维修简单等特点。 ( 3 ) 智能化 视频监控系统的智能化就是通过软件实现视频控制界面可视化，控制环境多 媒体化，可以方便地实现对音视频切换、视频图像焦距变换、云台控制、报警输 入等智能化控制，从而达到系统能自动对事件进行分析、统计、处理，实现监控 的智能管理【9 1 。 1 4 论文的组织结构 本文由以下几个部分构成： 第l 章介绍本论文的研究意义、视频监控系统的历史与国内外现状和论文的 组织结构。 基丁h 2 6 4 无线视频监控系统的研究 第2 章介绍系统总体方案的设计。即视频监控系统的软硬件开发平台的选择。 第3 章主要介绍嵌入式开发平台的搭建包括l i n u x 操作系统的安装、s a m b a 服务器的配置、交叉编译链的安装、u b o o t 的移植、网卡驱动和n o rf l a s h 驱动的移 植、l i n u x 内核的移植，最后是嵌入式根文件系统的建立。 第4 章是关于视频监控系统的软件设计开发。分别为视频采集应用程序的设 计，h 2 6 4 编码关键技术，第三部分是介绍无线传输方面的情况，最后是有关云台 控制程序的设计。 第5 章是系统测试。前期的准备工作以及具体的开发工作都完毕之后进行的 测试工作。 最后是结论。主要是针对本系统所做的工作和测试结果做一个简要的总结以 及针对其中的不足做出相应的调整，对于后续的开发做出预测。 1 5 本章小结 本章主要介绍了课题的研究意义、监控系统的历史背景以及其国内外研究现 状，对于理解本系统在实际中的重要应用有着深刻的影响，在下一章就开始介绍 本系统的总体开发方案。 第2 章系统的总体方案设计 第2 章系统的总体方案设计 本章将介绍系统的总体方案的设计，即视频监控系统开发所需要的软硬件开 发平台的介绍。首先将介绍嵌入式系统的概述，包括嵌入式系统的定义、特点以 及组成。接下来针对软硬件开发平台做具体介绍。本系统的硬件开发平台选用广 州友善之臂计算机科技有限公司研发的基于$ 3 c 2 4 4 0 微处理器的a r m 9m i n i 2 4 4 0 开发板，软件平台则选用开源代码、成本低廉和应用广泛的嵌入式l i n u x 系统。图 2 1 所示的是系统总体的架构图。 控制 摄像头驱动 终 端 图2 1 系统总体架构图 f i g 2 1o v e r a l ls y s t e ma r c h i t e c t u r ed i a g r a m 2 1 嵌入式系统概述 2 1 1 嵌入式系统的定义 按照电气工程协会的定义，嵌入式系统是指用来控制或者监视机器、装置、 - 6 - 一 一 套蓁v 一一 一 一 ， 输 、i，、 髓锹0摄 基于h 2 6 4 无线视频监控系统的研究 工厂等大规模系统的设备。这个定义主要是从嵌入式系统的作用方面来定义的， 可以看出，单个的嵌入式系统功能比较单一，主要专为某一具体的用途而设定的 p o l 0 嵌入式系统更常用的定义是在第一章绪论罩提到的定义：嵌入式系统是指以 应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可 靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 2 1 2 嵌入式系统的特点 通过对嵌入式系统定义的理解，不难看出嵌入式系统有如下几个特点： ( 1 ) 嵌入式系统一般是面向特定应用的。这是它最主要的特点。嵌入式微处理 器与通用微处理器的最大不同之处在于嵌入式技术人员可以根据用户特定的需求 利用嵌入式系统设计出相应的产品。 ( 2 ) 嵌入式系统的实时更新速度快。嵌入式系统技术结合了先进的计算机技 术、半导体技术和电子技术，在各个行业都有具体应用。这就决定了它的功能完 善，技术更新速度是非常快的。 ( 3 ) 嵌入式系统可裁剪。因为嵌入式系统对成本、体积有严格的要求，所以这 就要求设计人员针对相关功能设计符合要求的软硬件，这样能使性能得到最大的 提升。 ( 4 ) 在现代工业里为了提高工作效率和系统安全，通常都把嵌入式系统中的软 件固化在存储芯片或单片机上。 2 1 3 嵌入式系统的组成 嵌入式系统由硬件和软件组成。硬件部分包括嵌入式微控制器和微处理器， 以及一些外围元器件和外部设备；软件包括嵌入式操作系统和上层的应用软件【1 1 】。 图2 2 是一个典型的嵌入式系统组成示意图。 第2 章系统的总体方案设计 应用软件 嵌入式操作系统 嵌入式微处理器外部设备 图2 2 典型嵌入式系统结构 f i g 2 2t y p i c a le m b e d d e ds y s t e ms t r u c t u r e 硬件部分，处理器是整个系统的核心，负责处理所有的程序与外部设备的信 号。至于外部设备在不同系统有不同的选择。软件部分分两层，靠近硬件的是嵌 入式操作系统。操作系统是软硬件接口，负责管理系统上的软件和硬件资源。最 上层的是应用软件，它利用操作系统提供的功能开发出特定需求的程序，供用户 使用。 2 2m in i 2 4 4 0 开发板相关情况介绍 2 2 1 $ 3 ( 2 2 4 4 0 应用处理器 本系统开发板的处理器是由三星公司推出的1 6 3 2 位r i s c 结构的$ 3 c 2 4 4 0 a 处理器。$ 3 c 2 4 4 0 a 采用了a r m 9 2 0 t 的内核，0 1 3 u m 的c m o s 标准宏单元和存储 器单元。它采用了新的总线架构a d v a n c e dm i c r oc o n t r o l l e rb u s a r c h i t e c t u r e ( a m b a ) 。$ 3 c 2 4 4 0 微处理器体系结构如图2 3 所示。 基于n 2 6 4 无线视频监控系统的研究 图2 3 $ 3 c 2 4 4 0 a 微处理器结构示意图 f i g 2 3 $ 3 c 2 4 4 0 am i c r o p r o c e s s o ra r c h i t e c t u r ed i a g r a m $ 3 c 2 4 4 0 a 的杰出的特点是其核心处理器( c p u ) ，是一个由a d v a n c e dr i s c m a c h i n e s 有限公司设计的1 6 3 2 位a r m 9 2 0 t 的r i s c 处理器。a r m 9 2 0 t 实现了 m m u ，a m b ab u s 和h a r v a r d 高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的1 6 k b 指 令c a c h e 和1 6 k b 数据c a c h e 。每个都是由具有8 字长的行组成。通过提供了一套 完整的通用系统外设，$ 3 c 2 4 4 0 a 减少整体系统成本和无需配置额外的组件f 1 2 】。 $ 3 2 4 4 0 a 片上功能如下： 1 2 v 内核供电，1 8 v 2 5 v 3 3 v 存储器供电，3 3 v 外部i 0 供电，具备1 6 k b 的i - c a c h e 的1 6 k bd c a c h e m m u 微处理器。 外部存储控制器( s d r a m 控制和片选逻辑) 。 l c d 控制器( 最大支持4 k 色s t n 和2 5 6 色n 丌) 提供1 通道l c d 专用d m a 。 4 通道d m a 并有外部请求引脚。 3 通道u a r t ( i r d a l 0 ，0 6 4 字节t xf i f o 和6 4 字节r xf i f o ) 第2 章系统的总体方案设计 2 通道s p i 。 1 通道i i c b u s 接口 1 通道i i s b u s 音频编解码器接口 a c 9 7 解码器接口。 兼容s d 主接口协议1 0 版和m m c 卡协议2 1 1 兼容版。 2 端口u s b 主机1 端口u s b 设备( 1 1 版) 。 4 通道p w n 定时器和1 通道内部定时器看门狗定时器。 8 通道1 0 比特a d c 和触摸屏接口。 具有日历功能的r t c 。 相机接口( 最大4 0 9 6 x 4 0 9 6 像素的投入支持。2 0 4 8 x 2 0 4 8 像素的投入，支持 缩放) 。 1 3 0 个通用i o 口和2 4 通道外部中断源。 具有普通，慢速，空闲和掉电模式。 具有p l l 片上时钟发生器。 2 2 2i n i n i 2 4 4 0 开发板介绍 m i n i 2 4 4 0 是一款性价比较高的a r m 9 开发板，如图2 4 所示。它采用s a m s u n g $ 3 c 2 4 4 0 为微处理器，并采用专业稳定的c p u 内核电源芯片和复位芯片，保证系 统统运行时稳定【1 3 1 。 基于h 2 6 4 无线视频监控系统的研究 图2 4m i n i 2 4 4 0 开发板 f i g 2 4m i n i 2 4 4 0d e v e l o p m e n tb o a r d m i n i 2 4 4 0 开发板硬件资源特性： c p u 处理器 s a m s u n g $ 3 c 2 4 4 0 a ，主频4 0 0 m h z ，最高5 3 3 m h z s d r a m 内存 在板6 4 ms d r a m ，3 2 b i t 数据总线，时钟频率高达i o o m h z f l a s h 存储 在板2 5 6 m 1 g bn a n df l a s h ，掉电非易失，在板2 mn o rf l a s h ，掉电非易失， 已经安装b i o s 。 接口和资源： 第2 章系统的总体方案设计 1 个1 0 0 m 以太n r j - 4 5 接口( 采用d m 9 0 0 0 网络芯片) 3 个串行口 i + u s bh o s t i + u s bs l a v eb 型接口 i + s d 卡存储接口 1 路立体声音频输出接口，一路麦克风接口： 1 + 2 0 m m 问 f 瓦1 0 针j t a g 接口 4u s e rl e d s 6u s e rb u t t o n s ( 带引出座) i + p w m 控制蜂鸣器 1 个可调电阻，用于a d 模数转换测试 1 + 1 2 c 总线a t 2 4 c 0 8 芯片，用于1 2 c 总线测试 1 + 2 0m m 间距2 0 p i n 摄像头接口 板载实时时钟电池 电源接1 ：3 ( 5 v ) ，带电源开关和指示灯 2 3 嵌入式lin u x 系统概述 2 3 1 嵌入式l in u x 发展现状 l i n u x 是由l i n u st o r v l d s 于1 9 9 1 年8 月宣布诞生的，至今将近2 0 年。l i n u s 从一开始就决定自由扩散l i n u x 操作系统，包括其在互联网丌放源代码，后来世界 各地的l i n u x 迷们加入了l i n u x 内核更新工作，这阶段l i n u x 获得了迅速的发展。 1 9 9 3 年底，l i n u x1 0 终于诞生了，这已经是一个功能齐全的操作系统，其内核紧 凑，程序高效，可以充分发挥硬件的性能。 l i n u x 加入g n u 并遵循公共版权许可证( g p l ) 。由于不排斥商家对自由软件 的进一步开发，不排斥在l i n u x 上开发商业软件，故而使l i n u x 又开始了一次飞跃， 基于h 2 6 4 无线视频监控系统的研究 出现了很多的l i n u x 发行版，如s l a c k w a r e 、r e d h a t 、t u r b o l i n u x 、o p e n l i n u x 等 1 0 多种，而且还在增加，还有些公司在l i n u x 上开发商业软件或把其他u n i x 平台的软件一直到l i n u x 上来。如今很多1 1 界的大腕，如i b m 、i n t e l 、o r a c l e 、 i n f o m i x 、s y s b a s e 、n e t s c a p e 、n o v e l l 等都宣布支持l i n u x 。商家的加盟弥补了纯自 由软件的不足和发展障碍，l i n u x 得以迅速普及。 目前，l i n u x 与a r m 技术已经成功融合，应用于日常消费产品当中，这充分 说明了l i n u x 的实用性，这也为嵌入式开发提供了更灵活的选择。 2 3 2 嵌入式l in u x 的特性 l i n u x 操作系统是由u n i x 操作系统的发展而来的，它的内核由l i n u st o r v a l d s 及网络上组织松散的黑客队伍一起从零开始编写而成。l i n u x 的目标是保持和 p o s i x 的兼容。l i n u x 系统有如下特性： ( 1 ) 自由与丌放：由于l i n u x 基于g p l ( g e n e r a lp u b l i cl i c e n s e ) 架构，因此它是 自由软件，即任何人都可以自由地使用或修改其中的源码。这就是所谓的“开放 性架构”，这对学术界来说相当重要。很多工程师由于特殊需求，常常需要修改 系统源码，使该系统可以满足自己的需求。这个开放性的架构可以满足不同需求 的工程师，因此就有可能越来越流行。 ( 2 ) 配置要求低廉：l i n u x 可以支持个人计算机的x 8 6 架构，系统资源不必像 早先的u n i x 系统那样，仅适合于公司( 例如s u n ) 的单一设备。不过，如果想要 在l i n u x 下执行xw i n d o w 系统，硬件的等级就不能太低。 ( 3 ) 功能强大而稳定：由于l i n u x 功能并不比一些大型的u n i x 工作站低，因 此近年来越来越多的公司或团体、个人投入到这个操作系统的丌发与整合工作中。 ( 4 ) 独立工作：由于这个操作系统使用了很多软件套件，这些套件软件都在 l i n u x 操纵系统上进行了开发与测试，因此，l i n u x 进来已经可以独立地完成几乎 所有的工作站或服务器的服务，例如w e b 、m a i l 、p r o x y 、f t p 等。 目前l i n u x 已经是相当成熟的一套操作系统，不耗资源又可以自由获取，受到 第2 章系统的总体方案设计 睐1 1 5 i 绍了系统开发总体方案的选择，包括软硬件开发平台选择，具体 统的概述、选用开发板的概况和l i n u x 操作系统的简介。 基丁h 2 6 4 无线视频 监控系统的研究 第3 章嵌入式系统开发环境的建立 由于本系统采用的是嵌入式开发环境，所以嵌入式系统开发环境的建立至关 重要，它是后面摄像头视频采集模块、h 2 6 4 编码库的编译与移植以及传输应用程 序的丌发的基础，只有嵌入式系统开发环境成功的建立，后续的开发才能继续进 行。 针对本系统需要做如下的工作：首先在硬件准备工作上需要一台安装l i n u x 操作系统虚拟机的p c 机和一块嵌入式开发板，本系统选择的是广州友善之臂计算 机科技有限公司研发的基于$ 3 c 2 4 4 0 微处理器的a r m 9m i n i 2 4 4 0 开发板。其次就 是软件准备工作。首先在3 1 小节将介绍基于虚拟机安装l i n u x 操作系统的过程。 由于涉及到w i n d o w s 系统和l i n u x 系统之间的文件传输，所以在3 2 小节将介绍 s a m b a 服务器有关的配置问题。然后就交叉编译环境的建立问题进行详细的说明， 在3 4 、3 5 和3 6 这三个小节将详细介绍向丌发板移植u b o o t 、l i n u x 内核以及根 文件系统建立这三个问题。 3 1lin u x 操作系统的安装 正常安装l i n u x 操作系统有两种途径，一是给电脑实际安装一个l i n u x 操作系 统，二是利用虚拟机来实现l i n u x 的安装。本系统准备采用第二种方法，就是利用 虚拟机安装l i n u x 操作系统。虚拟机就是我们在实际的w i n d o w sx p 中( 宿主计算 机) 再虚拟出一台电脑( 虚拟机) ，并在上面安装l i n u x 系统，这样，你就可以放心 大胆地进行各种l i n u x 练习而无须担心操作不当导致宿主机系统崩溃了，这也是虚 拟机最大的优点。 3 2s a m b a 服务器配置 s a m b a 是一个工具套件，在u n i x 上实现s m b ( s e r v e rm e s s a g eb l o c k ) 协 议，或者称之为n e t b i o s l a n m a n a g e r 协议。s a m b a 可以实现给w i n d o w s 客 第3 章嵌入式系统开发环境的建立 由于l i n u x 是在u n i x 基础上发展起来的，所以l i n u x 也 。可以说，在l i n u x 系统上，实现w i n d o w s 和l i n u x 文件 a 服务实现的。在本系统中，由于在一台p c 机上既有 ，也有通过虚拟机建立了的l i n u x 操作系统，所以要实现 输，通过s a m b a 实现是很方便的。由于目前发布的l i n u x ，所以我们只需修改s a m b a 配置文件并建立s a m b a 用户即 可。l i n u x 的s a m b a 配置文件在e t c s a m b a s m b c o n f 目录下，进入此目录修改。 下面是操作的