基于ARM9的视频监控系统的研究与开发

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嵌入式系统以其集成度高、体积小、成本低、速度快、可靠性强及稳定性高等特点得到越来越广泛的应用,尤其随着多媒体技术、网络技术的快速发展,与嵌入式网络视频相关的应用也越来越多。在监控技术领域,视频监控系统经历了本地模拟信号监控系统,PC插卡的数字监控系统,嵌入式网络监控系统等发展过程,现在正在向前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化的方向发展。因此把嵌入式设备作为监控前端,把模拟的图像信号转化为数字信号,并通过以太网传输到监控端是视频监控发展的一个必然方向。本课题研究了一种基于ARM9+WindowsCE+JPEG软硬件平台的视频监控系统的实现方案。在硬件设计方面,详细分析了视频监控系统的组成以及工作原理,在实验室现有的硬件资源上搭建硬件平台,对Flash存储模块、SDRAM存储模块、视频采集模块、以太网模块等系统主要模块进行分析,深入理解硬件接口,完成系统硬件的设计。在驱动设计部分,分析了WindowsCE操作系统的特性和工作机制,采用多线程机制和中断处理的方法满足监控系统实时性的要求。本文在深入探讨WindowsCE驱动程序设计要点和适用范围的基础上,重点研究了Camera设备和网络芯片的工作原理,采用流接口驱动设计方法开发Camera设备驱动程序,实现了图像采集、图像捕获、Preview和Codec模式等功能;对网络设备DM9000则采用WindowsCE自带的分层驱动模型开发,完成了网络接口函数的实现、注册表文件的配置以及驱动文件的加载。通过实验测试,取得较好的效果。在应用软件设计部分,分析了JPEG编码标准以及JPEG编码流程,在WindowsCE下实现JPEG图像编码,并对其中DCT算法进行改进,大大提高了编码的速度。网络传输部分采用C/S模式,用TCP协议进行网络通信。在WindowsCE下实现网络客户端,对压缩后的图像数据打包传输,同时在PC监控端实现网络服务器,对接收到的图像数据进行解码实时显示。实验测试表明,优化后的DCT算法的执行效率很高,网络传输部分性能稳定,满足系统要求。最后在各个模块正常工作的前提下,进行系统调试、测试。网络传输速度稳定在30Mbps,码流速度达到18F/S,完全能够满足电梯、商场、家庭等实时性要求不是很高的场合。目前,国内的视频监控系统与国外同种类型相比,在性能上还存在差距。本课题的工作致力于研发一种针对实时性要求不是很高的低端场合的视频监控系统,对该领域的其他探索者也有着一定的借鉴意义。
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