视频监控毕业设计

1、目 录第一章 前 言11.1 选题背景11.2 研究意义2第二章 需求分析与方案制定42.1功能性分析42.2可行性分析42.3设计的主要目标任务4第三章 模块特性介绍53.1 S3C2440嵌入式系统开发板简介53.2 芯片特性简介6第四章 系统硬件设计74.1 系统的硬件框图74.2电源部分84.3 JTAG接口84.4 复位系统94.5 CSI摄像头接口104.6 10/100M网卡接口114.7 RS232接口11第五章 系统软件设计125.1开发板Bootloder的烧写125.2开发板系统内核的烧写125.3开发板根文件系统的烧写125.4 Cmos摄像头的驱动程序125.5平台的

2、移植125.6视频信息显示页面（包括远程登录的登陆界面）12结论（结语）部分13参考文献14附 录15致 谢16第一章 前 言1.1 选题背景随着人们生活水平的提高，现在的人们对自身安全方面的需求有了巨大的提高，不仅仅是个人，很多企业也在这方面花费了巨大的人力和物力。人们需求有一种高性能的安防技术来为自己提供保障。当今社会的科技发展迅速，信息传输技术五花八门，通过对一些传统上的技术进行升级实现了很多高性能的安防技术，采用视频监控是其中一种。视频监控业务具有悠久的历史，在传统上广泛应用于安防领域，是协助公共安全部门打击犯罪、维持社会安定的重要手段。近年来，随着宽带的普及，计算机技术的发展，图像处

3、理技术的提高，视频监控正越来越广泛地渗透到教育、政府、娱乐、医疗、酒店、运动等其他各种领域。视频监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注。视频监控是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。在视频技术不断的发展情况下,视频监控目前可分为两大类:数字视频监控系统和网络监控( 嵌入式视频监控系统 )。1、视频监控的数字化首先应该是系统中信息流（包括视频、音频、控制等）从模拟状态转网络视

4、频编解码器为数字状态，这将彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议，使智能网络视频监控系统与安防系统中的各个子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制，这就是系统集成的含义。2、视频监控 的网络化将以这系统的结构将由集成式向集散式系统过渡，集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核技术的事时多任务、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，组成集散式视频监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系统化设计，视频监控系统设备的配置具有

5、通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统安全，容错可靠等功能。3、视频监控的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这就是系统集成的一个重要概网络强式摄像机念。 闭路监控系统能在人无法直接观察的场合，适时、图象、真实地反映被监视控制对象的画面。闭路监控系统已成为广大用户，在现代化管理中监控的最为有效的观察工具。在控制中心，只要一个工作人员的操作，就能够观察多个被控区域，以及远距离区域的监控功能。1.2 研究意义视频监控系统的发展大致经历了

6、三个阶段。在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于 P C机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发

7、了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。与传统的模拟监控相比，数字监控具有许多优点第一，便于计算机处理。由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析，可以及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。第二，适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响，而且能够进行加密传输，因而可以在数千公里之外实时监控现场。特别是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下，数字视频监控能达到亲临现场的效果。即使现场遭到破坏，也照样能在远处得到现场的真实记录。第三，便于查找。在传统的模拟监控系

8、统中，当出现问题时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录；而在数字视频监控系统中，利用计算机建立的索引，在几分钟内就能找到相应的现场记录。第四，提高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到清晰的高质量图像。此外，可以在一台显示器上同时观看16路甚至32路视频图像。第五，系统易于管理和维护。数字视频监控系统主要由电子设备组成，集成度高，视频传输可利用有线或无线信道。这样，整个系统是模块化结构，体积小，易于安装、使用和维护。正是由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和

9、智能化的发展趋势，所以数字视频监控正在逐步取代模拟监控，广泛应用于各行各业。第二章 需求分析与方案制定2.1功能性分析利用凌阳S3C2440嵌入式系统开发板与cmos摄像头连接，通过8080端口在浏览器上显示出摄像头采集到的图像，达到视频监控效果，同时通过操作系统的超级终端对开发板进行设置，可以实现不通过外部网络来访问采集到的数据，通过外网的访问必须经过身份的认证，否则无法访问。因为采集到的内容必须得到控制，否则会造成不良的影响。2.2可行性分析计算机技术的发展，图像处理技术的提高，视频监控正越来越广泛地渗透到教育、政府、娱乐、医疗、酒店、运动等其他各种领域。视频监控作为一种传统视频技术与现代

10、通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注。视频监控是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。视频监控术的众多有点使它成为现今安防设备上的佼佼者。它的快速发展使我们安定和谐的社会更加完美。2.3设计的主要目标任务本设计使一款基于凌阳S3C2440嵌入式系统开发板及cmos摄像头的视频监控系统，着重研究了S3C2440嵌入式系统开发板的视频采集处理功能，通过cmos摄像头对图像的采集经过接口的传输，以及芯片的处理

11、，将图像显示到8080端口上指定地址的HTML上。第三章 模块特性介绍3.1 S3C2440嵌入式系统开发板简介处理器S3C2440采用了业界领先的ARM920T内核设计，其内部集成了丰富的模块，另外该芯片主频高达400533MHz，您可以轻松上手linux、wince的设计与开发。本开发板基于开发考虑，外设齐全，接口标准，扩展方便。S3C2440实验仪配备的硬件模块：SAMSING S3C2440内存：SDRAM 64M字节NOR Flash：8MbyteNAND Flash：64M字节NorFlsah NanFlash通过跳线两种方式启动TFT LCD(3.5寸真彩26万像素)2个串口一个

12、USB转串口（SPCP25A），解决学生笔记本电脑没有串口无法调试的问题CMOS摄像头接口，可接配套OV7720摄像头模组1路IRDA红外线数据通讯口1个10M/100M网口2个USB1.1 HOST接口1个USB1.1 Device接口1个音频接口，立体声音频输出接口/音频输入接口1个SD卡接口RTC（带有后备锂电池）1个标准JTAG接口5V开关电源供电，带电源开关和指示灯1个EEPROM（AT24C08，IIC）；1个SPI接口Flash芯片（AT93C46，可以做SPI驱动实验）4个小按键，4个高亮LED；1个蜂鸣器（带使能控制的短路块）预留四路ADC接口（AD实验）SPI I2C总线引

13、出GPRS总线接口预留（兼容凌阳GPRS模块）GPS总线接口预留（兼容凌阳GPS模块）ZigbEE接口预留（兼容凌阳ZigBEE模块）总线接口引出SATA硬盘接口输出，外接2.5英寸串口移动硬盘，实现海量数据存储VGA，TV接口输出，可以接显示器，电视机GPIO预留16个，方便扩展3.2 芯片特性简介第四章 系统硬件设计由于S3C2440嵌入式系统开发板功能强大，接口数量众多，适用领域广。所以本章优先介绍本次毕业设计使用到的接口，其他接口暂不做详细介绍。4.1 系统的硬件框图S3C2440实验仪PCB正面布局图如图4.1所示。图 4.1 硬件结构示意图电源电路实现了5v直流输入到3.3v、1.

14、8v、1.2v输出转换的功能，为板上各功能模组的正常工作提供所需电压。通讯接口部分，板上提供了以太网接口、RS232异步串行接口、USB转串口接口、USB主/从通讯接口、SPI。I2C等。对于多媒体的处理，我们为您提供了摄像头接口、TV输出、VGA接口、耳机/喇叭输出接口、TFT显示输出接口，相信通过使用这些我们为您精心准备的接口，将极大的方便您的多媒体开发。在非易失性存储器方面，板上提供了8Mbit的Norflash和64Mbyte的Nandflash存储器，还有SD卡接口，另外提供了SATA大容量硬盘接口，可以无限扩充你的存储空间，另外，我们还预留了GPS、GPRS模组的扩展接口，如果您购

15、买了我们的GPS或GPRS模组，就可以直接和开发板相连并使用。当然您也可以通过使用开发板的提供的SPI、I2C接口，或者使用可复用的GPIO管脚来拓展您自己的功能模组。4.2电源部分电源采用5V电源，电流为2A。对板加电时，应先插上电源后开电源开关，以免插电瞬间的脉冲对开发板造成破坏。开发系统为了能驱动喇叭，加入了功放器件，在打开电源前，请把位于板子右上脚的音量开关（W1）请尽量拧到最小，以免不必要的电源消耗，和烧毁耳机。另外，S3C2440开发板使用5V电源可以通过板载的两个USB口进行取电，但是要注意USB口的供电电流电流。同时，还可以使用其他的外接电源，通过使用J20跳线，可以外接5V电

16、源供电。图4.2 电源部分电路原理图4.3 JTAG接口目前的32位嵌入式微处理器一般都配置有JTAG接口，方便用户下载调试程序，JTAG接口在开发中最常见的用途是单步调试，市面上常见的调试器JLINK还是 ULINK，都是USB接口的，但是价格都比较昂贵，我们提供的JTAG调试器为EZ-JTAG，是一种简易的并口调试器，成本较低，速度没有JLINK、ULINK快，但是可以基本满足调试代码的需求，标准的 JTAG 接口是 4 线：TMS、 TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线，加上电源和地，一般6 条线；为了方便调试，大部分仿真器还提供了一个复位信号。为了方便连接

17、，一般将接口设置为标准接口。本开发板提供了包含完整JTAG标准信号的 20 Pin JTAG 接口，各引脚定义如图所示。图 4.3 JTAG接口电路图对于使用Linux开发的初学者而言，JTAG接口基本是没有任何意义和用途的，因为大部分开发板都已经提供了完善的 BSP，这包括最常用的串口和网络以及 USB 通讯口，当系统装载了可以运行的Linux系统时，用户完全可以通过这些高级操作系统本身所具备的功能进行各种调试，这时是不需要JTAG 接口的；即使可以使用JTAG接口进行跟踪，但鉴于操作系统本身结构复杂，接口繁多，单步调试也是非常困难，基本上没有什么意义。JTAG 仅对那些不打算采用操作系统，

18、或者采用简易操作系统的用户有用。4.4 复位系统S3C2440实验仪通过Reset按键实现对板子所有可复位芯片的复位操作，具体电路如下图所示：图 4.4 复位系统电路图4.5 CSI摄像头接口S3C2440芯片本身自己带有Camer摄像头接口，可以方便的外接具有CCIR601或者CCIR656等数字接口的摄像头，目前板子预留的接口可以直接插接凌阳大学计划的CSI摄像头模组使用。4.6 10/100M网卡接口本开发板采用了 DM9000 网卡芯片，它可以自适应 10/100M 网络，RJ45 连接头直接连接网络变压器MS10232，使用普通的网线即可连接本开发板至路由器、交换机或者PC机。网卡使

19、用了AT93C46芯片作为MAC地址的存储介质，可以方便用户保存自己的MAC。4.7 RS232接口S3C2440开发板提供了一个标准的RS232接口，可以通过跳线选择2440芯片的串口0或者串口1进行数据输出，当JP1接口通过跳线冒接（3、5短接，4、6短接）时，此时RS232接口连接2440芯片串口0，当当JP1接口通过跳线冒接（1、3短接，2、4短接）时，此时RS232接口连接2440芯片串口1。另外，通过J4接口可以获得串口0的TTL电平信号图 4.7 S3C2440串口选择跳线第五章 系统软件设计本设计软件部分包括：开发板boot的烧写 内核 根文件 Cmos摄像头驱动，视频信息显示

20、页面以及本设计的主程序。5.1开发板Bootloder-vivi的烧写 使用JTAG烧录BootLoadervivi,具体步骤如下图所示：5.2开发板Linux系统内核zImage的烧写 启动超级终端（波特率设为115200、数据位为8位、奇偶校验为无、停止位为1位、数据流控制为无。然后重启开发板，并按PC机的空格进入vivi状态，如图所示。然后输入命令：load flash kernel x，出现如下图所示界面。 选择菜单栏：传送发送文件，选择要烧录的镜像文件zImage，协议处选择Xmodem协议，然后单击“发送”即可，如下图所示。5.3开发板根文件系统的烧写 烧录根文件系统与烧录内核过程

21、类似，首先在vivi状态下输入命令：load flash root x，然后选择菜单栏：传送发送文件，选择要烧录的镜像文件root.cramfs，协议处选择Xmodem协议，然后单击“发送”即可。5.4 Cmos摄像头的驱动程序5.5平台的移植5.6视频信息显示页面（包括远程登录的登陆界面）结论（结语）部分参考文献1张绮文等，ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲，北京：电子工业出版社，2007.2美Stephen Prata 著 云巅工作室 译, C Primer Plus（第五版）中文版,北京：人民邮电出版社,2008.3美W.Richard Stevens Stephen A.Rag

22、o著 尤晋元 张亚英 戚正伟译,UNIX 环境高级编程（第2版）,北京：人民邮电出版,2008.4张瑜 王益涵,ARM嵌入式程序设计 北京: 北京航空航天大学出版社,2009.5杜春雷 ,ARM体系结构与编程,北京：清华大学出版社,2003.6周立功等,ARM微控制器基础与实战（第2版）,北京航空航天大学出版社.7(英)Neil Matthew Richard Stones著 陈健 宋健建译,linux程序设计,北京：人民邮电出版社，2007.8 李新峰 何广生 赵秀文, 基于ARM 9的嵌入式Linux开发技术,北京：电子工业出版社,2008.9 (美)W. Richard Stevens Bill Fenner Andrew M. Rudoff，UNIX网络编程第3版,北京：人民邮电出版社,200910 潘巨龙 黄宁 姚伏天 等,ARM9嵌入式Linux系统构建与应用,北京：北京航空航天大学出版社,2006.11 Manufacturing Engineering Laboratory National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, U.S.A,200412 Bruin, Hans de and Vliet, Hans van , Feature and feat