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摘 要：本设计利用S3C2440处理器、中星微的USB摄像头以配合Linux操作系统和QTE来实现一个视频的采集、存储、播放等功能的嵌入式视频监控设备。本设计所实现的功能是视频处理设备的基础，可将本设计扩展成远程视频监控系统和绝大多数消费类电子的基础功能之一。
关键词：S3C2440；Linux；视频监控设备
中图分类号：TP277
嵌入式设备起源于20世纪70年代的微型电子计算机，伴随着更优良的RISC体系结构和开源的嵌入式Linux操作系统，嵌入式设备已经发展成更高性能、更强实时性多任务专用计算机。
本文设计完成一款视频监控系统，首先构建嵌入式软硬件运行环境，并在环境上编写基于QTE的视频播放器，以便达到视频监控的目的。具体工作有如下几个部分：（1）针对FL2440开发板移植具有针对性的Uboot，因为Bootloader是高度依赖硬件的。并根据需求开启Uboot额外的部分功能，例如：tftp服务、nfs服务等，并设置相应的环境变量。（2）针对FL2440开发板移植具有针对性的嵌入式Linux kernel，由于嵌入式Linux对于硬件驱动支持较为丰富，所以改动较小，工作量集中在裁剪出更小的嵌入式Linux内核并加入SD卡驱动、万能USB驱动、串口驱动等。（3）制作基于QTE的精简yaffs2文件系统。⑷编写基于QTE的视频播放器。
1 系统工作原理
系统需要各个软件部分协调工作，系统上电后，首先运行Uboot，Uboot将嵌入式Linux kernel引导起来，最后操作系统挂载根文件系统[2]，此时系统已经正常运行，最终操作系统调用视频播放器，根据人为控制，可以实现视频的录制、存储、删除、播放以达到监控的目的。当进行视频录制时，USB摄像头将采集的视频压缩为mjpeg格式并存储到SD卡中，同时转换为RGB格式的视频显示在触摸屏上；当进行视频播放时，将mjpeg格式的视频转化为RGB格式的视频显示在触摸屏上；当进行视频删除时，直接删除在SD卡中的视频文件。
下面将给出硬件部分、软件部分的模块图。
2.2 S3C2440嵌入式处理器。三星公司生产的S3C2440是基于ARM920T内核的嵌入式处理器[3-4]，内部集成着丰富的外设控制器，例如串口控制器、触摸屏控制器、NAND FLASH控制器等。0.13?m的CMOS标准宏单元、存储器单元和新的AMBA总线架构使它成为一款高性价比的通用处理器。优良的MMU设计和哈弗体系结构的高速缓冲器使它成为运行虚拟内存操作系统的基础，例如本设计所使用的嵌入式Linux操作系统。S3C2440引脚排序如图所示。
2.3 RS232串口转换芯片。串口是嵌入式设备中作为最简单、直接的交互方式，这使得它成为一个系统中必不可少的一部分。但是在嵌入式系统中，串口与桌面电脑所使用的电平规则并不相同，所以需要串口转换芯片来进行电平间转换。
2.4 SD卡。SD卡是一种小巧、高速、大容量、成本低的辅助存储器，这使得SD卡成为人们生活中随处可见的存储设备。SD卡有完整的协议规定，它有两种工作方式，其中最为常用的是SPI模式，在SPI模式中引脚功能如表2所示。
2.5 K4S561632C-TC75主存储器芯片。K4S561632C-TC75是三星公司所生产的告诉SDRAM存储器，与S3C2440处理器可以完美的配合以提高系统性能。在设计时使用两片K4S561632C-TC75作为主存储器，不仅在容量上进行扩大，而且这使得处理器在存取时效率更高。
2.6 USB摄像头。随着多媒体技术的发展，人们渐渐的追求高清晰度、高流畅度的视频体验，但是却受着总线极限速率的影响而止步不前。在此时，一种即插即用、方便快捷的新型串行总线渐渐走入了人们的生活，这就是USB高速串行总线[5]，USB摄像头便是多媒体技术和高速总线技术的产物。随着人们的需求不断增加，USB串行总线也在不断的进步，目前USB3.0已经问世。本次设计采用S3C2440处理器外接USB HUB扩展电路来接入USB摄像头。
2.7 触摸屏。触摸屏作为一种新型人机交互设备而深受喜爱，是目前手持嵌入式设备中基本必备的。触摸屏可以分为电阻式触摸屏和电容式触摸屏等，电容式触摸屏以其稳定、方便而占据着绝大部分触摸屏市场，而电阻式触摸屏以其价格低廉也占据着部分的市场。在本次设计中，采用3.5寸电阻式触摸屏来充当本系统的主要输入/输出设备。
3 软件设计
在嵌入式系统中，硬件部分是软件运行的平台、是系统的骨架，软件部分是实现功能的核心、是系统的灵魂。在嵌入式系统中，软件部分又分为不同的逻辑层次，需要以此移植到开发板上才能进行具体的软件开发，操作过程如图3所示。
4 结束语
此系统采用从顶向下的思维方式，确定每部分功能所需要的应用的技术，并根据性能、价格的比较，对芯片、板子和器件进行选型。在软件设计上，按照每部分程序所处的层次进行分模块设计，动手移植Bootloader、kernel、文件系统的制作和顶层应用程序的编写。最终经过测试，视频监控系统运行稳定且具有实用性和良好的功能扩展性。
参考文献：
[1]关永.ARM嵌入式微处理器体系结构及汇编语言编程设计[M].北京：电子工业出版社，2010：43-48.
[2]袁文菊，孙天泽.嵌入式设计及Linux开发指南-基于Arm9处理器[M].北京：电子工业出版社，2006：67-72.
[3]杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京：清华大学出版社，2003：212-214.
[4]李珊珊，王绪国.基于V4L2的远程视频采集系统设计与实现[D].武汉：武汉理工大学信息工程学院，2008：6-8.
[5]姜璐.基于ARM的嵌入式移动视频监控的设计[D].上海：华东师范大学，2008：12-14.
作者单位：大庆师范学院，黑龙江大庆 163712
基金项目：黑龙江省教育厅科学研究项目：基于物联网的无线监控报警系统设计（No.12523004）。
关键词：S3C2440；Linux；视频监控设备
中图分类号：TP277
嵌入式设备起源于20世纪70年代的微型电子计算机，伴随着更优良的RISC体系结构和开源的嵌入式Linux操作系统，嵌入式设备已经发展成更高性能、更强实时性多任务专用计算机。
本文设计完成一款视频监控系统，首先构建嵌入式软硬件运行环境，并在环境上编写基于QTE的视频播放器，以便达到视频监控的目的。具体工作有如下几个部分：（1）针对FL2440开发板移植具有针对性的Uboot，因为Bootloader是高度依赖硬件的。并根据需求开启Uboot额外的部分功能，例如：tftp服务、nfs服务等，并设置相应的环境变量。（2）针对FL2440开发板移植具有针对性的嵌入式Linux kernel，由于嵌入式Linux对于硬件驱动支持较为丰富，所以改动较小，工作量集中在裁剪出更小的嵌入式Linux内核并加入SD卡驱动、万能USB驱动、串口驱动等。（3）制作基于QTE的精简yaffs2文件系统。⑷编写基于QTE的视频播放器。
1 系统工作原理
系统需要各个软件部分协调工作，系统上电后，首先运行Uboot，Uboot将嵌入式Linux kernel引导起来，最后操作系统挂载根文件系统[2]，此时系统已经正常运行，最终操作系统调用视频播放器，根据人为控制，可以实现视频的录制、存储、删除、播放以达到监控的目的。当进行视频录制时，USB摄像头将采集的视频压缩为mjpeg格式并存储到SD卡中，同时转换为RGB格式的视频显示在触摸屏上；当进行视频播放时，将mjpeg格式的视频转化为RGB格式的视频显示在触摸屏上；当进行视频删除时，直接删除在SD卡中的视频文件。
下面将给出硬件部分、软件部分的模块图。
2.2 S3C2440嵌入式处理器。三星公司生产的S3C2440是基于ARM920T内核的嵌入式处理器[3-4]，内部集成着丰富的外设控制器，例如串口控制器、触摸屏控制器、NAND FLASH控制器等。0.13?m的CMOS标准宏单元、存储器单元和新的AMBA总线架构使它成为一款高性价比的通用处理器。优良的MMU设计和哈弗体系结构的高速缓冲器使它成为运行虚拟内存操作系统的基础，例如本设计所使用的嵌入式Linux操作系统。S3C2440引脚排序如图所示。
2.3 RS232串口转换芯片。串口是嵌入式设备中作为最简单、直接的交互方式，这使得它成为一个系统中必不可少的一部分。但是在嵌入式系统中，串口与桌面电脑所使用的电平规则并不相同，所以需要串口转换芯片来进行电平间转换。
2.4 SD卡。SD卡是一种小巧、高速、大容量、成本低的辅助存储器，这使得SD卡成为人们生活中随处可见的存储设备。SD卡有完整的协议规定，它有两种工作方式，其中最为常用的是SPI模式，在SPI模式中引脚功能如表2所示。
2.5 K4S561632C-TC75主存储器芯片。K4S561632C-TC75是三星公司所生产的告诉SDRAM存储器，与S3C2440处理器可以完美的配合以提高系统性能。在设计时使用两片K4S561632C-TC75作为主存储器，不仅在容量上进行扩大，而且这使得处理器在存取时效率更高。
2.6 USB摄像头。随着多媒体技术的发展，人们渐渐的追求高清晰度、高流畅度的视频体验，但是却受着总线极限速率的影响而止步不前。在此时，一种即插即用、方便快捷的新型串行总线渐渐走入了人们的生活，这就是USB高速串行总线[5]，USB摄像头便是多媒体技术和高速总线技术的产物。随着人们的需求不断增加，USB串行总线也在不断的进步，目前USB3.0已经问世。本次设计采用S3C2440处理器外接USB HUB扩展电路来接入USB摄像头。
2.7 触摸屏。触摸屏作为一种新型人机交互设备而深受喜爱，是目前手持嵌入式设备中基本必备的。触摸屏可以分为电阻式触摸屏和电容式触摸屏等，电容式触摸屏以其稳定、方便而占据着绝大部分触摸屏市场，而电阻式触摸屏以其价格低廉也占据着部分的市场。在本次设计中，采用3.5寸电阻式触摸屏来充当本系统的主要输入/输出设备。
3 软件设计
在嵌入式系统中，硬件部分是软件运行的平台、是系统的骨架，软件部分是实现功能的核心、是系统的灵魂。在嵌入式系统中，软件部分又分为不同的逻辑层次，需要以此移植到开发板上才能进行具体的软件开发，操作过程如图3所示。
4 结束语
此系统采用从顶向下的思维方式，确定每部分功能所需要的应用的技术，并根据性能、价格的比较，对芯片、板子和器件进行选型。在软件设计上，按照每部分程序所处的层次进行分模块设计，动手移植Bootloader、kernel、文件系统的制作和顶层应用程序的编写。最终经过测试，视频监控系统运行稳定且具有实用性和良好的功能扩展性。
参考文献：
[1]关永.ARM嵌入式微处理器体系结构及汇编语言编程设计[M].北京：电子工业出版社，2010：43-48.
[2]袁文菊，孙天泽.嵌入式设计及Linux开发指南-基于Arm9处理器[M].北京：电子工业出版社，2006：67-72.
[3]杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京：清华大学出版社，2003：212-214.
[4]李珊珊，王绪国.基于V4L2的远程视频采集系统设计与实现[D].武汉：武汉理工大学信息工程学院，2008：6-8.
[5]姜璐.基于ARM的嵌入式移动视频监控的设计[D].上海：华东师范大学，2008：12-14.
作者单位：大庆师范学院，黑龙江大庆 163712
基金项目：黑龙江省教育厅科学研究项目：基于物联网的无线监控报警系统设计（No.12523004）。