基于ARM的嵌入式無線視頻采集系統(tǒng)設(shè)計

　　國內(nèi)外市場上主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品［1］。前者的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，在實際工程中得到了廣泛應(yīng)用。后者是新近崛起的以計算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮技術(shù)為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在解決模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的部分弊端的基礎(chǔ)上迅速崛起。在互聯(lián)網(wǎng)的普遍推廣和網(wǎng)絡(luò)帶寬逐漸提高的背景下，視頻監(jiān)控技術(shù)飛速發(fā)展，出現(xiàn)了集多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)于一體的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　目前國內(nèi)嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究有了很大的發(fā)展，但是國內(nèi)對嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究還比較少。本文介紹了自主開發(fā)的基于ARM的嵌入式無線視頻采集系統(tǒng)設(shè)計方案。該方案采用S3C2410嵌入式處理器和ARMLinux操作系統(tǒng)，利用通過自行開發(fā)的視頻服務(wù)器軟件，通過3G無線上網(wǎng)卡完成客戶端與視頻服務(wù)器的通信。介紹了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、服務(wù)器端軟件的總體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動程序的構(gòu)建、圖像的采集和壓縮以及傳輸模塊的設(shè)計，并進(jìn)行了測試。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)采用H.264編碼技術(shù)在保證視頻傳輸質(zhì)量的同時具有良好的帶寬適應(yīng)能力。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)由監(jiān)控現(xiàn)場攝像頭、嵌入式視頻服務(wù)器、客戶端三部分組成。監(jiān)控現(xiàn)場的攝像頭實現(xiàn)圖像的采集，并把采集的圖像信息通過內(nèi)部總線傳送給嵌入式視頻服務(wù)器。嵌入式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個基于S3C2410處理器、H.264壓縮、Web服務(wù)器和Linux操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，它的主要功能是對攝像頭采集到的圖像進(jìn)行H.264壓縮編碼，并對編碼后的圖像通過3G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?？蛻舳酥饕瓿蓤D像的接收和解壓縮，用戶可以通過Web瀏覽器訪問嵌入式視頻服務(wù)器來觀看攝像頭采集到的圖像，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。嵌入式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 嵌入式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體框圖

　　2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)硬件由圖像傳感器MI360、3G無線模塊MC8630、圖像壓縮芯片ZC0301、微處理器芯片S3C2410、以太網(wǎng)控制芯片、SDRAM等芯片組成。S3C2410具有低功耗、精簡而出色的全靜態(tài)設(shè)計等特點，具備MMU存儲器管理功能，擁有獨立的16 KB指令和16 KB數(shù)據(jù)緩存，在高性能和低功耗特性方面提供了可靠的性能。無線模塊選用中興3G模塊 MC8630，數(shù)據(jù)速率為前向：3.1 Mb/s max，反向：1.8 Mb/s max。

　　為了降低成本，簡化設(shè)計，本方案選用中星微的ZC0301作為視頻壓縮編碼芯片，Vimicro ZC0301主要由系統(tǒng)控制、圖像信號處理、次取樣和水平掃描、JPEG編碼器和USB設(shè)備控制五大功能模塊組成。CMOS圖像傳感器選擇美光的 MI360，它采用VGA標(biāo)準(zhǔn)（30萬像素），感光面積為1/4英寸，有效像素649H×489H，采用低噪聲技術(shù)，噪聲等級達(dá)到CCD標(biāo)準(zhǔn)。MI360 和ZC0301壓縮編碼芯片完成視頻數(shù)據(jù)的采集、壓縮和編碼。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)