基于ARM的仓库视频监控系统的设计和实现

1、基于ARM 的仓库视频监控系统的设计和实现韩君(浙江国际海运职业技术学院浙江舟山316021摘要:设计一种基于Intel PXA255的ARM +Linux 组成的仓库视频监控系统,该系统通过以太网实现对仓库现场情景的监控。首先介绍了基于ARM 的仓库视频监控的优势,其次介绍硬件平台,并给出视频监控的具体实现方案,最后重点介绍如何实现在PXA255和PC 监控机间图像的采集和传输。该系统运行稳定,PC 监控机能准确地接收采集到的图像。这里将ARM 与USB 摄像头的视频监控结合起来并应用于仓库的安防中,系统价格便宜,工作稳定。关键词:ARM PXA255;Linux ;视频监控;图像采集中图分

2、类号:TP277文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008242043202Design and R ealization of Storehouse Video Monitoring System B ased on ARMHAN J un(Zhejiang International Maritime College ,Zhoushan ,316021,China Abstract :A storehouse video monitoring system composed by ARM +Linux based on the Intel PXA255has been des

3、igned.Storehouse scene monitoring is realized through Ethernet.At first ,this paper introduces the superiority of storehouse video monitoring based on ARM.Then ,it introduces the hardware platform ,offers the realization plan of video monitoring in detail.Finally ,this paper emphases on how to reali

4、ze the gathering and transmission of image between PXA255and PC monitoring machine.This system operates well ,and the PC monitor could receive the image gathered accurately.Using ARM and the USB camera video monitoring and applying in the storehouse guards against peacefully ,the price of system is

5、cheap and the work is stable.K eywords :ARM ;PXA255;Linux ;video monitoring ;image acquisition收稿日期:2008204218传统的监控系统是将其前端设备与中心端设备用电缆简单的进行连接,或者利用传统无线通道传输。由于其系统庞大,因此软硬件资源得不到充分利用。随着多媒体技术、计算机和网络技术的发展和网络带宽的迅速扩大,同时人们对于安全、防盗和提高工作效率等方面意识的增强,出现了将数字视频监控技术与网络技术相结合的监控体系。本系统中所使用的摄像头为市面上常见的U SB 摄像头,价格便宜而且性能稳定。同时,

6、这种监控方式传输可靠,使用方便,因此可以大范围使用在仓库等地点1,2。嵌入式Linux 操作系统同目前广泛应用的嵌入式操作系统WinCE ,VxWorks 等相比,具有可移植性好、网络功能强、完全开放源代码等优点。PXA255是因特尔公司开发的一款采用A RM 结构,面向高性能、低功耗设备的嵌入式处理器,它的硬件结构使得其适合做图像采集与运算处理。综合以上考虑,利用Intel PXA255的ARM +Linux 组成的嵌入式视频监控系统具有现实意义和实用价值。1系统硬件平台整个系统是在以Intel PXA255为核心的开发板上实现的。PXA255是一个32位处理器,它的主频可达400M Hz

7、,工作电压为1.3V ,功耗小,节约电能,价格低。它内部集成了多种外设控制模块,在实际使用时可以根据需要进行裁减。开发板配备了丰富的硬件资源,以太网部分采用的是CS8900以太网控制器。U SB 部分采用专为嵌入式领域研制的C Y67300作为U SB 主控制器,该芯片可作为主口控制,也可作为从口控制芯片,内嵌有8051微控制器和RAM ,支持全速和高速两种模式。这样可以方便地使用U SB 摄像头来进行图像的采集。U SB 摄像头选用的是使用了OV511芯片的网眼V2000摄像头,它是Linux 内核公开支持的摄像头芯片。2系统总体设计和Linux 内核的配置2.1系统总体设计仓库视频监控系统

8、主要分为ARM (PXA255、U SB 摄像头、远程PC 监控电脑几部分,其结构框图如图1所示3。系统的整个工作流程如下:PXA255是整现代电子技术2008年第24期总第287期 计算机应用技术个系统的“大脑”,它通过Linux 操作系统的调度,实现对系统的整体管理。远程的PC 监控电脑若发出了启动监控的指令,PXA255通过网口解析收到的指令,并打开摄像头V2000开始进行视频监控,采集的图像通过以太网口传送到远程的PC 监控电脑。PC 监控电脑将图片文件保存起来,这些被保存起来的文件将有2个作用:可以供监控人员通过IE 浏览器观察监控现场的图像;可以作为图像数据保存起来并在必要的时候在

9、进行重新调用 。图1系统结构方框图2.2Linux 内核的配置定要加上内核对U SB 摄像头的支持。具体步骤为:在U SB Support 的U SB Multimedia 中选择U SB OV511Camera Support ,在Multimedia devices 中选择Video for Linux ,内核被配置成支持Video4Linux ,它使得可以使用Linux 内核为视频采集设备提供的一系列编程接口4,5。3视频监控中的图像采集软件流程系统在基于PXA255的ARM 芯片和嵌入式Linux 系统平台上采用Video4Linux 编程来获取图的头文件来完成J PEG 压缩。Vid

10、eo4Linux 是Linux 中关于视频设备的内核驱动,它为针对视频设备的应用程序编程提供了一系列的接口函数,这些视频设备包括当今市场上流行的U SB 摄像头、TV 卡和视频捕捉卡等。对于U SB 摄像头而言,其驱动程序中需要提供一些基本的I/O 操作接口函数(如open ,write ,read ,ioctl ,clo se 等来实现与设备文件的“交流”,它们定义在st ruct file_operations 中,这样当应用程序对设备文件进行诸如:open ,write 等操作时,Linux 内核将通过file_operations 结构访问驱动程序提供的函数。采集程序实现过程:调用函数

11、f d =open (打开视频设备对应设备文件/dev/video0,接着分别调用V IDIOC G 2CA P ,V IDIOC GPICT 来获得设备相关信息、读取图像信息,然后利用V IDIOCSWIN 和V IDIOCGMBU F 分别设置图片的高、宽和申请后面需要使用的缓冲区,在 。图2USB 摄像头采集流程图4图像的以太网传输流程图像的以太网传输是采用SOC KET 编程来完成的。SOC KET 接口是TCP/IP 网络的A PI ,SOC KET 接口定义了许多函数或者例程,它可以被用来开发TCP/IP 网络上的应用程序。传输程序采用的方式是服务器和客户协同工作模式,它们之间是面

12、向连接的工作方式8。服务器的工作流程9,10:首先使用socket 函数创建一个流套接字,该套接字是指定给这个服务进程的一个开放的系统资源。调用bind 函数以及之前创建的套接字使得其与本机地址以及一个本地端口号绑定起来,然后使用listen 函数在之前创建的套接字上进行监听,它(下转第48页嵌入式技术韩君:基于ARM 的仓库视频监控系统的设计和实现ARM920T 处理器的S3C2410开发板上,实验结果证明移植后的eCOS 运行稳定,并可以正确地运行多线程应用程序。随着eCOS 的不断成熟,凭借代码的可裁减性、可移植性等优势,其势必将越来越多地应用于嵌入式领域中,然而eCOS 官方提供的源代

13、码远不能满足开发者的需要,本文为嵌入式开发人员提供了eCOS 移植的具体步骤,对eCOS 在ARM920T 体系下的其他平台移植有着指导意义 。图4eCOS 应用程序运行结果参考文献1Anthony J Massa.Embedded Software Development witheCOSM .Prentice Hall ,2003.2蒋句平.嵌入式可配置实时操作系统eCOS 开发与应用M .北京:机械工业出版社,2004.3Anon.Building a Tool Chain for Use with eCOSEB/OL .4赵楚莹,尹俊勋,梁伟豪.eCOS 嵌入式系统的S3C2510以太

14、网驱动程序设计J .微计算机信息,2006(2:1102112.5周永红,王玲玲.如何构建eCOS 嵌入式系统J .单片机与嵌入式系统应用,2005(11:79281.alZ.2003.7李廷军,林雪原,董文洪,等.利用铷钟实现组合导航系统研究J .通信学报,2006,27(8:1442147,154.8李廷军,周娜,于传健,等.数据复接器研究J .海军航空工程学报,2005,20(1:1452146.9Li Tingjun.Data Acquiring System Based on Vxi Bus J .2nd International Conference on Active Medi

15、a Technology ,2004(5:6882692.10Li Tingjun.Automatic Measuring Mode of a ReciprocalTwo 2port Network C .5th International Symposium on Test and Measurement ,2003(6:9052907.11Li Tingjun.The System of Long 2range Monitor and Meas 2urement Based on Common TelephoneC.5th Internation 2al Symposium on Test

16、 and Measurement.,2003(6:149021493.12Li Tingjun.Design of Computer Management SystemC .3rd International Conference on Wavelet Analysis and Ap 2plications ,2004(5:7442749.13Li Tingjun.Design of Boot Loader in Embedded SystemJ .Proceedings of the 6th International Progress Wavelet Analysis and Active

17、 Media Technology.(上接第44页为进入的连接创建一个连接队列。服务进程通过调用accept 函数接收这些连接。如果accept 函数收到一个连接服务请求后,将产生一个新的socket 号,原有的socket 号并没有被丢弃,可以做其他连接,而这个新的socket 号将只用于和特定客户的通信。最后在读入客户端的数据请求后,将数据依次写入缓冲区。客户端的工作流程9,10:客户端的动作比服务器端要直观。客户进程通过调用socket 创建一个套接字,将服务器进程的已命名套接字作为地址调用connect 函数与服务器进程建立连接。一旦建立连接,客户端和服务器就可以像用普通文件描述字一样

18、使用套接字进行双向通信。参考文献1沈勇,王贞勇.基于Web 的嵌人式系统设计与实现J .计算机工程与应用,2003(22:1192121.2崔珂,吴镇炜,刘明哲.基于嵌入式实时Linux 的远程监控系统J .计算机工程与应用,2005(10:95297.3刘恒洋,王森.基于ARM 的视频监控系统的设计与实现J .微计算机信息,2007(20:1252127.4Jonathan Corbet ,Alessandro Rubini ,Cregkroah Hartman.Linux 设备驱动程序M .3版.魏永明,耿岳,钟书毅,等译.北京:中国电力出版社,2006.5刘淼.嵌入式系统接口设计与Linux 驱动程序开发M .北京:北京航空航天大学出版社,2006.6陈赜.ARM9嵌入式技术及Linux 高级实践教程M .北京:北京航空航天出版社,2005.7王滔,于洁,