分 类 号 __________ 学号
______________ 学校代码 __________
密级 ______________
硕士学位论文
基于ARM11的嵌入式视频监控系统设计
学位申请人 ：高 熊
学科专业 ：控制理论与控制工程
指导教师 ：王 敏 教授
答辩日期 ：2012年2月10日
M200971946 10487
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
The Design of Embedded Video Monitoring Systems
Based on ARM11
Candidate : Gao Xiong
Major : Control Theory and Control Engineering
Supervisor : Prof. Wang Min
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P.R.China
February, 2012
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：
日期：年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名：指导教师签名：
日期：年月日日期：年月日
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摘要
嵌入式视频监控系统以嵌入式技术、视频编码技术以及网络通信技术为核心，与传统的视频监控系统相比，具有成本较低、体积小巧、结构紧凑、扩展性好以及性能稳定等突出优势，具有广阔的应用前景和市场需求。以此为背景，本文对基于ARM11的嵌入式视频监控系统进行了深入研究。
本文首先分析了视频监控系统的发展历程、应用和研究现状以及未来发展趋势，根据监控系统的功能要求设计了基于S3C6410的嵌入式视频监控系统的硬件平台，构建了嵌入式Linux开发环境，对主机上交叉编译环境的建立过程以及如何在目标平台上移植系统引导代码U-Boot和嵌入式Linux内核进行了研究，并讨论了利用Busybox构建根文件系统的方法。论文详细阐述了嵌入式视频监控系统中视频采集、LCD显示、拍照录像、文件回放以及图像的网络传输等功能在应用程序上的实现，完成了视频模数转换芯片SAA7113H以及LCD液晶屏在Linux系统下的设备驱动程序设计。采用Qt/E4.7作为嵌入式图形用户界面的开发工具，分析了Qt独具特色的信号槽机制，论述了新版本Qt/E的优良特性及其在嵌入式开发板上的移植方法，在此基础上完成了监控系统GUI应用程序的设计与开发。
关键词：嵌入式Linux ；视频监控；S3C6410；图形用户界面；Qt/Embedded
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Abstract
The embedded video monitoring system uses embedded technology, video encoding technology and network communication technology as the https://www.doczj.com/doc/b718280707.html,pared to the traditional video monitoring systems, it has salient advantages such as low cost, small size, compact structure, good scalability and stable performance.As a result, it has broad application prospects and market demand.In this context, this paper carried out a research of video monitoring system based on ARM11.
This paper first analyzed the development process, application and research and future trends of the video monitoring system, designed the hardware platform of the embedded video monitoring system based on S3C6410 according to the functional requirements, constructed the embedded Linux development environment, researched the process of building cross-compiler environment on the host and how to port the system boot code--U-Boot and the embedded Linux kernel to the target platform.In addition, this paper discussed the method to build the root file system with Busybox. The paper detailed the realization of the functions in application program such as video capture, LCD display, taking videos and photographs, the playback of image files and the network transmission of images, and completed the device driver design of the video A/D conversion chip and LCD screen under the Linux system. This paper used Qt/E4.7 as the tools of developing the embedded Graphical User Interface(GUI), analyzed the unique signal-slot mechanism of Qt, discussed the fine features of the new version of Qt/E and the method to transplant it to the embedded development board and completed the design and development of the GUI application program of the monitoring system on this basis.
Keyword: Embedded Linux; Video monitoring; S3C6410; GUI; Qt/Embedded
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目录
摘要................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................ II 1 绪论
1.1 视频监控系统的发展历程及应用研究现状 (1)
1.2 课题研究意义 (3)
1.3 本文研究内容及章节安排 (3)
2 硬件平台设计
2.1 硬件平台总体架构 (5)
2.2 核心板电路设计 (6)
2.3 底板电路设计 (9)
2.4 本章小结 (13)
3 嵌入式Linux开发环境的构建
3.1 嵌入式操作系统概述 (15)
3.2 主机上建立嵌入式Linux交叉编译环境 (17)
3.3 目标平台上建立嵌入式Linux开发环境 (18)
3.4 本章小结 (28)
4 应用程序设计及相关设备驱动开发
4.1 视频前端采集 (29)
4.2 本地LCD实时显示 (38)
4.3 拍照、录像及本地回放功能 (43)
4.4 网络通信 (57)
4.5 本章小结 (64)
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5 基于Qt/Embedded的嵌入式图形用户界面设计
5.1 Qt/Embedded概述 (66)
5.2 Qt的信号/槽机制 (67)
5.3 Qt/Embedded的移植及GUI设计 (68)
5.4 本章小结 (71)
6 总结与展望
6.1 全文内容总结 (72)
6.2 课题工作展望 (72)
致谢 (74)
参考文献 (75)
附录：攻读硕士期间发表的论文 (79)
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1绪论
1.1视频监控系统的发展历程及应用研究现状
视频监控系统的应用与研究始于早期的模拟闭路电视监控，随后数字信号处理技术及网络通信技术日新月异的发展使得数字化、网络化的监控系统迅速崛起，如今飞速发展的嵌入式技术再次提升视频监控系统的性能，使其逐步向分布式、集成化的方向迈进。纵观其发展历史，大致可分为以下几个阶段。
第一阶段，模拟视频监控系统。20世纪90年代前普遍使用的视频监控系统是以模拟设备为主的闭路电视监控系统。该监控系统主要由摄像头、视频矩阵主机、监视器终端、模拟视频磁带录像机等部分组成：摄像头采集图像的模拟信号通过视频传输线直接输出到监视器上，利用视频矩阵主机和键盘对系统进行功能控制及拍摄通路切换，通过长时间模拟视频磁带录像机实现录像功能，使用模拟光端机和模拟光纤进行模拟视频信号的远距离传输[1]。
第二阶段，基于计算机的多媒体监控系统。该系统主要由远端的若干摄像头、多媒体处理终端，通信网络以及一个或多个监控中心组成。前端多个摄像头获取图像信息后，通过各自的传输线路汇接到计算机上，计算机对多媒体数据进行处理并通过通信网络将图像信息传送至监控中心[2]。
第三阶段，基于嵌入式技术的视频监控系统。这种监控系统的主要原理是基于嵌入式操作系统，将摄像头采集的视频信息进行数字化处理，利用高效的压缩芯片对数字信号进行压缩编码并通过以太网进行传输通信。该系统不再需要处理模拟视频信号的计算机，而是通过专门的模数转换芯片将模拟视频信号直接转换成数字信号，系统集成度高，而且成本低、性能稳定，具有广泛的应用空间。
比较以上三代视频监控系统，可以发现，最初的模拟视频监控系统有诸多局限性[3]，如：
模拟信号在远距离传输的过程中会产生衰减且抗干扰性较差，因而传输距离
华中科技大学硕士学位论文有限；
◆有线模拟视频监控没有接入网络，监控终端只能以点对点的方式监控现场，
实现现场全方位的多点监控将使得布线工程十分庞大；
◆有线模拟视频信号数据以录像带为存储介质，使得查询取证工作较为繁琐。
第二代基于计算机的多媒体监控系统虽然功能较强，便于现场操作，但是系统结构复杂，成本较高，计算机需要专人管理，不便于维护。而第三代基于嵌入式技术的视频监控系统可以较好的克服以上两代监控系统的缺点[4]：
◆布控区域广阔。嵌入式视频监控系统接入以太网，采用数字信号进行通信，
突破了传输介质和模拟信号衰减的局限，扩展了布控区域。
◆系统扩展能力强。所有设备都以IP地址为标识，增加新的设备只需为其分
配新的IP地址即可。
◆系统低功耗、低成本且集成度高，无需专人管理维护，适合无人值守的监控
环境。
◆采用数字化技术，便于多媒体数据的传输与存储。
目前，视频监控系统在国内外都得到了产业化的应用。2001年美国“911事件”，以及后来的西班牙马德里列车连环爆炸和英国伦敦地铁大爆炸等恐怖袭击的发生使得全世界范围对视频监控系统的需求空前高涨[5]。英国全国范围内已安装摄像机420多万台，平均每14人一个，一个人一天中可能出现在多达300台摄像机前（英国《The Daily Mail》）；美国著名的Super Bowl体育馆使用了先进的数字视频监控技术[6]，场内分布的高清摄像头使得警方监控人员对场馆内的情况一览无余，协助警方应对各种突发状况。在中国，为了提高防范、打击各种违法犯罪行为以及应对突发事件和恐怖袭击事件的能力，广州和上海相继在全市进行了社会治安视频监控系统建设，全面建立起“社会防控体系”[7]；2011年底武汉市正式启用城市视频监控系统，分布全市大街小巷的25万个视频监控与公安局联网共享，组成城域级的全数字化监控系统，为公民的安全生活保驾护航；2008年的北京奥运会中，视频监控系统被广泛应用于交通调度、各大体育场馆以及奥运村，为各国友人在北京的比赛和游览提供安全舒适的服务。
华中科技大学硕士学位论文在视频监控系统的研究方面，美国国防部先进研究项目局(DARPA)资助卡内基梅隆大学与戴维SARNOFF研究中心进行合作，联合研制视频监视与监控系统VSAM （Visual Surveillance and Monitoring），目标是开发自动视频理解技术，以解决未来战争中人力监控费用昂贵、非常危险或者人力无法实现等场合的监控难题[8]，目前已处于试用阶段。此外，IBM的S3(Smart Surveillance System)项目组[9]、Intel的IRISNET(Internet-scale Resourse-intensive Sensor Network Services)项目组[10]等分别在分布式智能视频监控系统的不同研究领域处于国际领先地位。国内也有不少高校、科研机构与企业致力于数字视频监控相关的技术研究和系统开发，如北京航空航天大学计算机系与山东中创软件工程股份有限公司合作，成立了中创软件-北航数字化技术联合实验室，联合进行视频监控系统的开发与研究。
1.2课题研究意义
视频监控在日常生活、企业管理、安防边检等诸多领域都有着广泛的应用，而本文研究的嵌入式视频监控系统以其前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化等显著特点与突出优势代表了目前视频监控领域最新的研究和发展方向，因此本课题具有重要的研究意义和实际的应用价值。
1.3本文研究内容及章节安排
本文研究的主要内容是针对视频监控系统的发展历程与趋势，分析了其广阔的市场需求与应用前景，并将嵌入式系统应用于远程视频监控领域，设计了一套基于ARM11平台的嵌入式视频监控系统。本文的主要内容及章节安排如下：第一章介绍了视频监控系统的发展历程，阐述了其国内外的应用和研究现状，并分析了代表着目前视频监控领域的研究和发展方向的嵌入式视频监控系统的特点与优势。
第二章根据系统需求设计了硬件平台的整体架构，综合成本、功能等多方面考虑对微处理器进行选型，并针对所选微处理器分别阐述了核心板和底板的外围电路
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实现方法。
第三章阐述了嵌入式Linux开发环境的搭建方法，讨论了如何在宿主机上建立交叉编译环境以及在嵌入式目标平台上完成U-Boot、Linux内核及根文件系统移植的方法。
第四章论述了各个功能模块在应用程序上的实现并阐述了相关设备驱动的设计与开发。
第五章对系统的图形用户界面进行了研究，分析了Qt/E的特性与优点，研究了Qt独具特色的信号/槽机制，介绍了在目标平台上移植Qt/E的过程，并论述了本系统基于Qt/E的嵌入式GUI程序的设计与实现。
第六章对全文工作进行总结，并针对系统的不足之处对未来工作作出了展望。
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2硬件平台设计
2.1硬件平台总体架构
本文论述设计的嵌入式视频监控系统不仅具备视频数据采集、本地实时显示、与监控终端进行网络通信等基本监控功能，而且可根据用户需求进行拍照、录像与回放，实现图像数据的存储，具有功能完善、性能稳定、集成度高、成本低廉等突出优势。系统的设计采用了ARM处理器+视频采集模块+视频压缩模块的解决方案。普通的模拟摄像头作为系统的输入前端，产生的模拟复合视频信号由视频采集模块的模数转换芯片转换为数字信号，视频压缩模块的视频压缩芯片对数字信号进行压缩编码，ARM处理器负责数据的存储与传输功能。这种方案的优点在于将复杂的压缩算法交给专门的硬件模块完成，这样就能在满足系统需求的前提条件下，降低开发难度，缩短开发周期，而且信号处理效率更高，性能更加稳定。
根据系统需求和以上方案的设计，选用支持多标准视频编解码的系统级芯片（SoC）—S3C6410作为本系统的主控芯片，该芯片集成了多标准视频编解码器，因此视频压缩模块不再需要另外的电路设计，从而进一步提高了该系统的集成度。视频采集模块中选用飞利浦公司的SAA7113H作为视频信号的模数转换芯片。系统硬件平台的整体设计方案如图2-1所示。
SAA7113H BT.656
CVBS 信号
S3C6410 SDRAM FLASH LCD显示SD卡以太网接口
图2-1 系统硬件平台的整体设计方案
华中科技大学硕士学位论文系统所用的开发板采用“核心板+底板”结构进行设计，下文将分别进行详细阐述。
2.2核心板电路设计
核心板上的硬件资源包括有：
◆三星S3C6410处理器
◆256M Mobile DDR SDRAM
◆2G NAND Flash 存储器
◆系统所需的时钟源
◆5V电压源
2.2.1处理器芯片选型
处理器是嵌入式系统的核心单元，主要负责处理指令和数据，嵌入式电路板都是围绕着主处理器进行设计的。处理器的选择必须在功率、大小和成本的约束下，根据实际需求来选择最合适的芯片。本系统的处理器需要具备以下几个基本条件：高速处理能力，高速数据通道、网络接口、存储器外部接口等。
在本系统的设计中采用了S3C6410作为系统的主处理器。S3C6410是由三星公司推出的一款基于精简指令集的ARM体系结构的微处理器，由于其低功耗、高性价比的特点，在多媒体处理以及系统控制等领域得到了广泛的应用，片上集成了多标准视频编解码模块，支持多种视频格式的编解码；集成了优化的外部存储器接口以满足在高端通信服务中的数据带宽要求；集成了许多硬件外设，如摄像头接口、LCD 显示控制器、UART、DMA、定时器、IIC总线接口、SD/高速多媒体卡接口以及用于产生时钟的PLL等[12]。由此可见，S3C6410强大的数据处理能力以及丰富的片上资源可以满足系统的各方面需求。
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2.2.2电源电路
系统需要多种供电源，如：S3C6410的ARM核心部分及PLL等需要的1.2V供电、实时时钟及USB等需要的3.3V供电、扩展的Mobile DDR内存需要的1.8V供电等等。首先经过专门的稳压器产生稳定的5V直流电压，将这个5V直流电源作为电路板的输入电源，然后经过电源芯片将其转换为系统所需电压。为了使系统的性能更加稳定、使用更加安全，每一路电源输入均由专门的电源芯片单独供电。本系统采用XC9216系列降压DC/DC转换器实现电源的转换，以扩展的Mobile DDR内存的1.8V供电模块为例，XC9216系列芯片的典型应用电路如图2-2所示[13]。
图2-2 扩展内存的供电模块电路图
2.2.3系统时钟电路
系统需要四路外部晶振源，分别为：
1）系统主时钟。S3C6410的时钟源可以在外部晶体和外部时钟两者间进行选择，内部的时钟发生器由三个PLL（锁相环）--APLL、MPLL和EPLL组成，产
生的高频率时钟信号可以高达1.6GHz。本系统外接12MHz的无源晶振，通
过S3C6410内部的APLL将时钟倍频至667MHz.
2）UART时钟。S3C6410内的UART、SPI和MMC的时钟发生器需要一个额外的27MHz时钟源，外接27MHz的无源晶振。
3）USB时钟。USB接口通常需要48MHz的操作时钟，外接48MHz的无源晶振。
华中科技大学硕士学位论文4）RTC时钟。S3C6410芯片集成有RTC（实时时钟）模块，其工作需要一个
32.768KHz的外部晶振，并可以执行报警功能。
2.2.4复位电路
嵌入式系统的复位电路的作用是将芯片的寄存器以及存储设备初始化为出厂预设值，对整个系统有着重要的作用。在本系统中为了保证复位电路的稳定性与可靠性，选择了专门的复位芯片MAX811T来设计该部分电路。其手动复位输入信号（）可产生低电平有效的复位信号（）[14]，满足S3C6410复位信号的低电平有效
特性。复位电路的设计如图2-3所示。
图2-3 复位电路图
2.2.5NAND FLASH电路
本系统配置了2G的Nand-flash，由于其具有非易失性、可擦除性，可用于存放内核代码、应用程序、文件系统以及数据资料等。该部分电路采用三星公司推出的
K9GAG08芯片进行设计，该芯片可与S3C6410的Nand-flash控制器无缝直连[15]。该部分的电路如图2-4所示。
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图2-4 NAND FLASH电路图
2.2.6SDRAM电路
随着嵌入式CPU的处理能力越来越强，系统资源的使用也越来越多，因此很多系统采用SDRAM来扩展内存空间。SDRAM即同步动态随机存储器，其内部的命令发送与数据传输均依赖外部的同步时钟，且存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失，因此控制较为繁琐，但同时又具有存储容量大、读写速度较快、集成度高体积小巧以及成本低廉等优势。S3C6410片上的DRAM控制器支持DDR SDRAM，支持16/32位存储器总线，可大大简化这部分电路的设计，很好的克服SDRAM控制繁琐的缺陷，同时也保证的系统的性能。本系统使用两片三星公司的K4X1G163PC芯片将系统的内存扩展至256M。该芯片为16位的DDR SDRAM，相较与普通的SDRAM而言具有更快的读写速度。
2.3底板电路设计
底板上的硬件资源包括：
RS232电平串口
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◆百兆网卡
◆USB接口
◆高速SD卡插座
◆TFT-LCD触摸屏接口
◆CVBS（复合视频广播信号）输入接口和视频模数转换芯片组成的视频采集
模块
2.3.1 RS232串口电路
串行通信是指数据一位位地顺序传送，具有通信线路简单、成本较低等特点，但同时存在通信速度较慢及不支持热插拔的缺陷。串行通信中，不同的设备通过标准的接口互联并进行通信。 RS-232是目前最常用的串行通讯接口之一，1970年美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定了RS-232串行通讯标准。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座（DB25），后来使用简化为9芯D型插座（DB9），RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯，适合本地设备间的点对点通信[16]。RS232串口电路的主要功能是通过专门的芯片将S3C6410的通用异步收发传输器（UART）的TTL电平转换成RS232标准电平，从而完成设备间的RS232串口通信功能。本系统选取的是MAX3232芯片，电路设计如图2-5所示[17]。
图2-5 RS232串口电路图
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2.3.2以太网接口电路
为了实现嵌入式系统的以太网接入功能，在底板的硬件设计中加入了以太网接口子电路。该部分的设计采用了DM9000网络接口芯片，该芯片是一款高集成度、低功耗、低成本的高速网络控制器，可以与CPU直连，支持10/100MB以太网连接，芯片内部自带4KB双字节的SRAM，针对不同的处理器，接口支持8位、16位和32位[18]。在本系统中DM9000与S3C6410的连接采用16位模式，地址信号与数据信号复用，使用一根CMD信号线加以区分[19]，连接示意图如图2-6所示。在本监控系统中，S3C6410将图像数据打包后发送至DM9000，然后通过网络接口将数据传送到远程客户端，完成视频的远程传输功能。
S3C6410DM9000
图2-6 S3C6410与DM9000的连接示意图
2.3.3USB接口电路
USB技术的发展使得主机与周边设备能够通过简单方式、适度的制造成本将数据传输速度各异的设备连接在一起。USB设备分为主设备和从设备，只有当只有当主从设备相连时才能完成数据的传输过程。但随着OTG技术的发展，从设备间的数据传输突破了必须与主设备连接的限制。S3C6410上集成了一个USB主机控制器以及一个USB OTG控制器。其USB主机控制器支持USB1.1协议，可连接U盘、USB 移动硬盘、USB键盘以及USB鼠标等设备，利用该控制器可设计系统的USB主机
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接口；其USB OTG控制器支持USB2.0协议，数据传输速度可高达480Mbps，同时支持主设备与从设备两种功能，利用该控制器设计嵌入式系统的USB从设备接口，在进行系统开发时，可通过USB OTG接口进行内核、文件系统的下载与烧写。
2.3.4SD/高速多媒体卡接口电路
多媒体卡（MMC）是一种非易失性存储器件，体积小巧、容量大、耗电量低、传输速度快，广泛应用于电子玩具、数码相机、手机、MP3等设备中。SD卡在多媒体卡的基础上发展而来，同时增加了两个主要特点：SD卡强调数据的保全，可以设定所存储数据的使用权限，防止他人复制；另一个特色就是传输速度比 2.11版的MMC卡快了4倍。在数据传输和物理规范上，SD卡向前兼容MMC卡，支持SD 卡得设备也可以支持多媒体卡[20]。
S3C6410片上集成了高速多媒体卡控制器，可用于访问外接的SD卡。SD接口有1位和4位之分，上电时默认使用1位模式，设置多媒体卡控制器的寄存器后可以使用4位模式。本系统使用4线的SD卡接口，其硬件连接如图2-7所示。
SD卡接口
图2-7 S3C6410与SD卡座的连接示意图
2.3.5TFT-LCD触摸屏接口
为了实现图像的本地实时显示以及触摸式控制，本系统配置了一块480*272分辨率的TFT-LCD触摸屏。TFT-LCD具有屏幕反应速度快、对比度和亮度较高、屏幕可
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视角度大、层次感强以及颜色鲜艳等特点，是性能优良的彩色显示设备。S3C6410内部集成了功能强大的显示控制器，支持传统的RGB 接口类型，使用专门的数据端口VD[23:0]传输图像数据并产生必须的控制信号，如帧同步信号（VSYNC ）、行同步脉冲信号（HSYNC ）、像素时钟信号（VCLK ）以及LCD 驱动器的AC 信号（VDEN ）等。
2.3.6 视频采集模块电路
S3C6410内部有一个摄像头接口，支持ITU R BT-601/656 YCbCr 8位标准。本监控系统的图像输入为CVBS （复合视频广播信号），因此在视频采集模块中需要使用专门的视频模数转换芯片，将CVBS 信号转换为ITU R BT-601/656 YCbCr 8位标准数据。在本模块中使用可编程的视频输入处理器SAA7113H 进行视频信号的模数转换处理。SAA7113H 兼容PAL 、NTSC 、SECAM 多种制式，片上集成了亮度、对比度、饱和度和色调控制器，内部有32个工作寄存器，处理器通过I2C 总线对其进行初始化。视频采集模块的电路如图2-8所示。
SAA7113H
模拟视频输入S3C6410
图2-8 视频采集模块电路示意图
2.4 本章小结
本章首先讨论了系统硬件平台的整体架构，然后分别阐述了核心板和底板的外
嵌入式系统设计与应用第五章程序设计与分析（1） 西安交通大学电信学院 任鹏举
本章主要内容 Software Design Cycle ●嵌入式软件中的组件(状态机 、循环缓存器、队列) ●编程模型，如数据流和控制图●编译方法介绍 ●根据性能、大小和功耗来分析 和优化程序 ●如何测试程序以验证其正确性
1 嵌入式程序组件 ●状态机（State machine） 用变量来表示内部的状态，根据输入完成状态的转移交通灯控制、CPU design controller ●循环缓冲区（Circular buffer） I/O input buffer ●队列（Queue）
状态机（1） ● 反应系统（reactive system ）：响应外部事件的系统。 ●外部输入是间歇到达● 适合使用状态机描述 ● 有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。 ●Moore 机：● Mealy 机：输出只由当前状态确定 输出依赖于当前状态和输入
状态机（2） 例子：一个简单的座位安全带控制器 idle buzzer seated belted 未入座/-入座/定时器启动 未系安全带且定时器未超时/- 未系安全带/定时器启动系好安全带/-系好安全带/蜂鸣器关闭 定时器超时/蜂鸣器启动 未入座/-未入座/蜂鸣器关闭输入/输出-= 无动作
状态机（3） #define IDLE 0#define SEATED 1#define BELTED 2#define BUZZER 3switch (state) { case IDLE: if (seat) { state = SEATED; timer_on = TRUE; } break; case SEATED: if (belt) state = BELTED; else if (timer) state = BUZZER; break; case BELTED: if (!seat) state = IDLE; else if (!belt) state = SEATED; break; case BUZZER: if (belt) state = BELTED; else if (!seat) state = IDLE; break; } Inputs ：seat, belt, timer Outputs: buzzer
数字化产品系列 用户手册适用ECHO5318井场主RTU ECHO5318井场主RTU使用手册
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目录 1.概述 (3) 2. 结构形式 (3) 3. 原理框图 (4) 3.1 ECHO5318井场主RTU原理框图 (4) 3.2 视频接线原理框图 (5) 4. 控制器特点及功能 (6) 4.1控制器特点 (6) 4.2 主RTU功能 (7) 5. 技术指标 (8) 5.1 标准配置 (8) 5.2 扩展配置（集成在RTU内） (8) 5.3 CPU模块技术指标 (8) 5.4 RS232通信接口技术指标 (9) 5.5 RS485通信接口技术指标 (9) 5.6 Ethernet通信接口技术指标 (9) 5.7 AI输入接口技术指标 (10) 5.8 DI输入接口技术指标 (10) 5.9 DO输出接口技术指标 (10) 6. 现场安装及投运 (11) 6.1 仪表安装 (11) 6.2 控制器现场安装 (11) 6.3 控制器接线图 (12) 6.4 现场接线图 (13) 6.5 视频编码器 (13) 6.6 无线网桥电源 (14) 6.7 控制器的安装 (15)
1.1 视频监控系统设计方案 1.1.1 系统概述 视频监控系统是指将从市公安系统中接入的8路视频监控信号以及数字化城管将要建设的视频信号，结合城市管理地理信息系统，在城市管理信息中心的大屏幕和PC终端上显示，实现对城市部件和事件的全方位、全时段的可视化监控管理，从而对城管事件作出准确判断并及时响应，对监控范围内的突发性城管事件录像取证，起到综合治理效果。 视频监控系统建设主要包括三部分的内容，即政府中心控制节点的建设、城管中心视频监控系统建设和城管中心安防监控系统建设。 1.1.2 城管中心视频监控 扬州市公安局已经在扬州市内建设36个公安监控点，需连接到市城管 监督中心之外，还包括以下内容： 根据扬州市建设全市城管监控系统的要求，计划建设50个，后续可以 扩展到100个（当前建设50个，后续可以扩展到100个）可控监视探头， 探头采用数字式以太网传输模式，通过通信运营商提供的传输通道，汇集到 监督中心机房，并通过大屏幕展现出来。 1.1. 2.1 系统建设要求 视频监控系统可以随时选择需要监控的8路视频监控信号。 视频监控系统主要应包括以下功能模块：视频图像播放、视频源选择、 监控探头调整控制等。 ?视频图像播放 应能播放支持扬州市现有的视频数据压缩格式。要求能在城市管理信息 中心的大屏幕和PC终端上显示。 ?视频源选择 应可在系统的电子地图上选择需要调用查看的视频源，方便地查看相应 的视频信息。 ?监控探头调整控制 应能实现对监控探头的调整控制（公安局建设的36路图像除外）。可以通过调整监控探头，实现视频图像的放大、缩小，还可以实现监控探头的方向调整。
1.1. 2.2 系统设计 1.1. 2.2.1 视频前端设计 扬州城管中心视频监控系统前端图像源只要来自两个方面：扬州市公安局已建的36路视频图像接入和扬州市城管计划建设100个（当前建设50个，后续可以扩展到100个）可控监视探头。 公安局已建的36路图像，考虑节省传输路由租用费用，采取租用电信8条2M带宽路由同时到达城管监督中心。 扬州市城管计划建设的100个（当前建设50个，后续可以扩展到100个）可控监视探头，拟采用数字式以太网传输模式，通过通信运营商提供的传输通道，汇集到监督中心机房，并通过大屏幕展现出来。 1.1. 2.2.2 系统传输设计 公安局已建的36路图像，通过租用电信8条2M带宽路由，加编解码器同时送8路图像至城管中心，在大屏幕上显示。 由于公安局原配置的图像切换矩阵有控制限制，设计采用配置一台48*16矩阵放在公安局机房，接入36路视频源；配置一台主控键盘放在城管监督中心，通过编解码器的双向数据口，远程控制矩阵，自由选择城管需要监视的视频图像。 扬州市城管计划建设的100个可控监视探头，拟采用数字式以太网传输模式，通过通信运营商提供的传输通道，汇集到监督中心机房。 由于城管监督中心在二楼，配线总机房在一楼，因施工前后衔接很难统一，电信的宽带路由一般只到一楼配线总机房，故考虑在一楼配线总机房至二楼监督中心机柜预留110根视频线缆（SYV75-5）和10根RVVP线缆作为远端视频图像信号接入路由。 1.1. 2.2.3 系统功能实现 各路视频图像汇集到城管监督中心，通过监督中心的图像显示系统进行切换、选择，显示在大屏幕上。实现以下功能： 1) 视频图像播放 能播放支持扬州市现有的视频数据压缩格式。能在城市管理信息中心的 大屏幕和PC终端上显示。为城管中心对整个城市进行实时掌控提供了准确 无误的保障。
毕业设计（论文） 课题名称基于ARM嵌入式远程视频监 控系统 学生姓名蔡明俊 学号 0815022114 专业通信工程 班级 08通信本1班 指导教师张洪涛教授 2012 年 5月
The Remote Video Surveilance Based On ARM Embedded System By Samuel Cai June 2012
毕业设计（论文）任务书 系部电气信息系指导教师张洪涛职称教授 学生姓名蔡明俊专业班级通信工程（一）学号0815022114 论文题目基于ARM嵌入式远程视频监控系统 论文内容目标及进度要求论文要求： 基于Linux平台的ARM系统的实现；通过内核移植与软件移植实现视频信号的采集和压缩，基于TCP/IP技术的视频的网络传输。 论文要求完成远程视频实时监控实例，并描述开发过程。 进度安排： 2012.1.11 布置毕业论文，选定毕业论文题目《基于ARM嵌入式远程 视频监控系统》 2012.1.12-02.28 收集资料, 资料来源主要来自图书馆、校园网电子图书期刊资料,撰写主要参考文献的摘要，翻译外文参考资料。2012.3.1-7 撰写开题报告 2012.2-3月修改开题报告和论文提纲，开题报告定稿 2012.3-4月撰写论文初稿 2012.5.1-9 上交毕业论文初稿,指导老师检查论文初稿,提出修改意见2012.5.10-20 修改论文初稿，完成并上交毕业论文二稿 2012.5.21-30 修改论文二稿，完成并上交毕业论文三稿 2012.5.31 完成论文定稿并打印装订 2012.6.上旬论文答辩 指导教师签名：张洪涛 年月日 系部审核
视频可以应用在很多行业，比如说餐饮、养殖行业、各大商场、办公大楼等地，今天就来给大家介绍一下视频监控系统的结构组成有什么。 一、监控系统前端。 （1）普通枪机。 这种摄象机是最普遍的监控摄象机，也就是说它是按照监控摄象机的基本组成结构来制作的。这里要强调的是镜头的区别。在枪机上可以安装普通、长距离和广角镜头。按镜头的标准来说以6.0mm镜头为分界线，比其小的一般为广角镜头，角度一般大于30度。比其大的一般为长距离镜头，距离一般要大于30米。 （2）半球摄象机。 这种摄象机除了外壳和普通枪机不同以外，其他的标准都差不多。 （3）红外摄象机。 这种摄象机就是在普通摄象机的基础上配合红外灯来增强夜视效果的摄象机。有的普通摄象机的CCD就有感红外线功能，对于这种摄象机来说，直接加
装红外灯就可以了。有的摄象机本身不含感红外线功能，这就需要对镜头加以要求，必须是可以感红外的镜头加红外灯才能满足要求。 （4）一体化摄象机。 这种摄象机的使用也非常频繁，它是一种将变焦镜头（分为手动和自动）和摄象机的基本组成元件一起集成起来的一种特殊的监控摄象机。 2、控制云台。 （1）云台。 云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，内置两个交流电机，负责水平和垂直的运动；水平转动的角度一般为350度，垂直转动的角度一般为75度，而且，水平和垂直转动的角度可以通过调节限位开关进行调整。 （2）云台解码器。 云台解码器，是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动电源并与控制设备如矩阵进行通讯的前端设备。通常，解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转，变焦镜头的变焦、聚焦、光圈以及对防护罩雨刷器、摄像机电源、灯光等设备的控制，还可以提供若干个辅助功能开关，以满足不同能够用户的实际需要。 3、视频服务器。 视频服务器主要负责监控网络的数据信息管理和网络客户授权等。视频服务器是由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的视频数字处理器所构成。视频服务器将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上，从而实现远程实时监控的目的。
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）?单项选择题： 1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 （ 八、“天河一号”计算机系统 C 、联想S10±网木 D ） B 、联想T400笔记本计算机 D 、联想OPhone 手机 2. 软硕件协同设计方法与传统设计方法的最大不同Z 处在于（B ）。 A 、软硬件分开描述 C 、协同测试 3. 卜?面关于哈佛结构描述正确的是（A A 、程序存储空间与数据存储空间分离 C 、程序存储空间与数据存储空间合并 4. 下面哪一种工作模式不属于ARM 特权模式 A 、用户模式 B 、系统模式 C 、 5. ARM7TDM1的工作状态包括（D ）。 A 、测试状态和运行状态 C 、就绪状态和运行状态 6. USB 接口移动硬盘最合适的传输类型为（ A 、控制传输 B 、批量传输 C 、 7. 下而哪一种功能单元不属于I/O 接口电路。（D ） A 、USB 控制器 B 、UART 控制器 C 、以太网控制器 &下面哪个操作系统是恢入式操作系统。（B ） As Red-hat Linux B 、 PCLinux C 、 Ubuntu Linux D 、 SUSE Linux 9. 使用Host-Target 联合开发嵌入式应用，（B ）不是必须的。 A 、宿主机 B 、银河麒麟操作系统 C 、目标机 D 、交叉编译器 10. 下面哪个系统不属于嵌入式系统（D ）。 A 、MP3播放器 B 、GPS 接收机 C 、“银河玉衡”核心路由器 D 、“犬河一号”计算机系统 11. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C ）吋完成。 A 、需求分析 B 、系统集成 C 、体系结构设计 D 、软便件设计 12. 下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B ）。 A 、嵌入式微处理器 B 、微控制器 C 、DSP D 、以上都不合适 13. 关于ARM 了程序和Thumb 了程序互相调用描述正确的是（B ）。 A 、 系统初始化Z 后，ARM 处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B 、 只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用。 C 、 只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb 子程序调用ARM 子程序。 D 、 只耍遵循一定调用的规则，仅能ARM 子程序调用Thumb 子程序。 14. 关于ARM 处理器的异常的描述不正确的是（C ）。 A 、复位属于异常 B 、除数为零会引起异常 B 、软硬件统一描述 D 、协同验证 B 、存储空间与10空间分离 D 、存储空间与10空间合并 （A ）0 软中断模式 D 、FTQ 模式 B 、挂起状态和就绪状态 D 、ARM 状态和Thumb 状态 B ）0 中断传输 D 、等时传输 D 、LED
教二二楼视频监控系统 设 计 方 案 课程名称：弱电工程综合实训 指导教师： 项目设计：闭路电视监控系统 设计人： 班级 项目小组：第6组 组员
目录 目录 (2) 1 工程概况 (3) 1.1 建筑物概述 (3) 1.2 视频监控的意义 (3) 2 系统设计原则 (4) 3 系统设计依据 (4) 4 方案总体设计 (5) 4.1 系统设计方案 (5) 4.1.1 视频模拟处理部分 (5) 4.1.2 通信部分 (6) 4.1.3 视频数字处理部分 (6) 4.2 系统部暑说明 (7) 4.3 集中监控功能 (7) 4.4 集中监控建设要求及参数标准 (8) 5 设备参数及布置 (9) 5.1 摄像头选择参数 (9) 5.1.1 摄像头数量及布置情况 (9) 5.1.2 摄像头的规格参数 (9) 5.1.3 监控系统服务器存储要求 (10) 5.1.4 场所布线 (10) 5.2 监控服务器及显示器 (10) 5.2.1 四路嵌入式硬盘录像机 (10) 5.2.2 矩阵 (11) 5.2.3 矩阵主机控制键盘 (12) 6 系统技术特点 (13) 7结论 (14) 参考文献 (14)
1 工程概况 1.1 建筑物概述 教二二楼有施耐德照明系统实验室、传感器实验室、电机控制实验室、楼宇控制实验室、空调制冷实验室、单片机应用技术实验室、PLC实验室以及两个办公室，走廊是“L”型，西走廊长36m，宽2.45m，南走廊长57m，宽2.45m。西走廊尽头是门，南走廊尽头是窗中间有扇门另一个尽头是电梯、楼梯。 1.2 视频监控的意义 监控系统是安全防范领域中的重要组成部分，系统通过摄像机及其辅助设备（镜头、云台等），直接观察被监视场所的情况，同时可以把被监视场所的情况进行同步录像。另外，电视监控系统还可以与防盗报警系统等其他安全技术防范体系联动运行，使用户安全防范能力得到整体的提高。 视频监控具有明显的应用特点，它主要用于工业、交通、商业、金融、医疗卫生、军事及安全保卫等领域，是现代化管理、监测、控制的重要手段之一。由于它首先应用于工业，所以有时又称它为工业电视。应用电视能实时、形象、真实地反映被监视控制的对象。利用这一点，及时获取大量丰富的信息，极大地提高了管理效率和自动化水平。同时，在某些场合，利用应用电视解决人们不能直接观察的困难，使其成为一种有效地观测工具，发挥不可替代的独特作用。因此，应用电视越来越受到人们的重视，在现代社会的各个方面得到越来越多的应用。
监控系统由哪几部分组成 第1 前端部分 前端完成模拟视频的拍摄，探测器报警信号的产生，云台、防护罩的控制，报警输出等功能。主要包括摄像头、电动变焦镜头、室外红外对射探测器、双监探测器、温湿度传感器、云台、防护罩、解码器、警灯、警笛等设备(设备使用情况根据用户的实际需求配置)。摄像头通过内置CCD及辅助电路将现场情况拍摄成为模拟视频电信号，经同轴电缆传输。电动变焦镜头将拍摄场景拉近、推远，并实现光圈、调焦等光学调整。温、湿度传感器可探测环境内温度、湿度，从而保证内部良好的物理环境。 第2 传输部分 这里介绍的传输部分主要由同轴电缆组成。传输部分要求在前端摄像机摄录的图像进行实时传输，同时要求传输具有损耗小，可靠的传输质量，图像在录像控制中心能够清晰还原显示。 第3 控制部分 该部分是安防监控系统的核心，它完成模拟视频监视信号的数字采集、MPEG-1压缩、监控数据记录和检索、硬盘录像等功能。它的核心单元是采集、压缩单元，它的通道可靠性、运算处理能力、录像检索的便利性直接影响到整个系统的性能。控制部分是实现报警和录像记录进行联动的关键部分。 第4 电视墙显示部分 该部分完成在系统显示器或监视器屏幕上的实时监视信号显示和录像内容的回放及检索。系统支持多画面回放，所有通道同时录像，系统报警屏幕、声音提示等功能。它既兼容了传统电视监视墙一览无余的监控功能，又大大降低了值守人员的工作强度且提高了安全防卫的可靠性。终端显示部分实际上还完成了另外一项重要工作——控制。这种控制包括摄像机云台、镜头控制，报警控制，报警通知，自动、手动设防，防盗照明控制等功能，用户的工作只需要在系统桌面点击鼠标操作即可。 第五、防盗报警部分 在内围的在重要出入口、楼梯口安装主动式红外探头，进行布防，在监控中心值班室(监控室)安装报警主机，一旦某处有人越入，探头即自动感应，触发报警，主机显示报警部位，同时联动相应的探照灯和摄像机，并在主机上自动切换成报警摄像画面，报警中心监控用计算机弹出电子地图并作报警记录，提示值班人员处理，大大加强了保安力度。 第6 系统供电部分 电源的供给对于保证整个闭路监控报警系统的正常运转起到至关重要的作用，一旦电源受破坏即会导致整个系统处于瘫痪状态。系统的供电可以采用集中供电和分散供电两部分，用户可以根据实际的需要进
网络监控系统设计方案 导读：本次设计方案中，视频监控系统分为如下几个部分，每部分的基本功能和组成如下： (一) 前端视频数据采集部分：通过网络摄像机实现对各个监控区域的图像采集；前端视频数据 采集设备包括红外一体化网络摄像机、网络半球、网络智能球、高清网络摄像机、立杆、墙挂支架等设备。 视频监控总体设计 1.1. 网络视频监控系统组成 本次设计方案中，视频监控系统分为如下几个部分，每部分的基本功能和组成如下： (一) 前端视频数据采集部分：通过网络摄像机实现对各个监控区域的图像采集；前端视频数据采集设备包括红外一体化网络摄像机、网络半球、网络智能球、高清网络摄像机、立杆、墙挂支架等设备。 (二) 视频数据传输部分：通过超五类双绞线、室外4芯室外多模铠装光缆、光电转换设备和网络交换机等设备组成转发视频图像数据的传输网络，并通过传输网络将图像数据从前端监控设备传送到后端监控中心进行视频显示和存储，主要设备和线材包括：网络交换机、光电转换设备、超五类双绞线、室外铠装光缆等。 (三) 视频监控中心部分：视频监控中心是将前端采集的视频图像信息通过软件解码，转化为图像信号传送到监视器上，形成直观图像信息并且显示出来，同时对视频信息按照存储策略进行存储。通过网络监控中心管理平台对整个系统进行统一操作、配置、管理，其中主要设备网络监控中心管理平台、监控录像主机、大尺寸电视等设备。 (四) 监控终端部份：监控终端主要功能是监看实时视频画面、查询回放录像、抓拍图像、手动录像，主要包括监控客户端、多路视频解码器。 1.2. 监控系统拓扑图
1.3. 前端视频监控部分 1.3.1. 前端监控点设置说明 序号安装位置产品名称 单 位 数量备注 1 负一层停 车场 红外一体化网络摄像 机 台11 监控车位及通道，安全通道等出入口情 况
嵌入式软件设计课程设计报告-基于Web的嵌入式视频监控 姓名： 专业：信息工程 班级： 指导教师： 2010年11月2日
目录 一．实验目的 (1) 二．实验要求 (1) 三．实验内容 (1) 四．实验步骤 (3) 五．实验源代码 (7) 六．学习心得 (14) 七．参考文献 (15)
基于Web的嵌入式视频监控一．实验目的： 通过本课程设计使学生加深理解、巩固课堂教学和平时实验内容，使学生初步完成基于web的嵌入式视频监控的设计，强化学生的知识实践意识、提高动手能力，发挥学生的想象力和创新能力，从而培养工程应用型人才。 二．实验要求： 1.完成题目的基本内容与要求 2.提交课程设计报告，课程设计报告应包括：系统设计要求，设计思路，系统功能模块图，系统流程图，类的层次图（包括类成员列表），调试过程，关键程序代码，总结，参考书目等。 三．实验内容： 目前，以网络为基础的数字视频监控系统是视频监控系统发展的主流，而随着微处理器技术、计算机网络技术的进步，基于嵌入式WEB的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注，其主要原理是：嵌入式视频服务器采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式WEB服务器，摄像机传送过来的视频信号经高效压缩芯片压缩后，通过内部总线传送到内置的WEB服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB服务器上的摄像机视频图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。本文所述的监控系统的原理图如图1所示。
图 1 嵌入式视频监控系统示意图 四．实验步骤： (一) 实验分析 本系统由摄像机、嵌入式WEB服务器、传输网络和监控端组成。摄像机用来采集监控现场的视频。嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下面分别介绍。其主要功能包括：为监控端提供WEB 访问页面；对监控端的访问进行有效性、安全性检查；响应监控端的请求，为监控端提供所需要的视频图像；接收监控端的控制信息，经过软硬件转换后对摄像机进行控制。每个服务器有自己的IP地址，在监控端可以通过浏览器界面访问服务器。监控端的功能则是显示现场视频，并根据需要向服务器发送视频请求以及对摄像机的控制信号。 （二）设计流程： 1、嵌入式 WEB 服务器的硬件结构 嵌入式WEB服务器的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、MPEG-4音视频编码芯片、Flash芯片、SDRAM内存、以太网络接口、大容量硬盘组成。其中CPU采用MOTOROLA公司的PowerPC系列嵌入式通信处理器MPC8250。MPEG-4音视频编码芯片完成对从摄像头传送过来的视频数据的压缩和编码。根据网络带
嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
视频监控系统设计规范 一、设计原则 目前工程中基本都设计图像监控系统，比较能直观的反应现场设备运行状况，同时兼顾重要场合的安全防备，根据现场用户需求及使用情况，结合以往工程施工经验，视频监控系统设计的原则以保证图像的清晰性、流畅性、功能实用性为主，同时兼顾价格因素。 二、系统总体功能设计 室内环境包括：中控室、泵房、配电室 2、室外环境主要包括：水厂、泵站、水源地的厂区监控。 河道、闸门、水库的环境监控。 三、现场使用条件需求分析 1、中控室：光照强度较高，监控面积小（约20-50平方米），要求安装布 线规范美观，24小时不间断监控。 2、配电室：光照强度较低，监控面积小（约20-30平方米），既要监控整 体又要看到局部，24小时不间断监控。 3、泵房：光线较暗，监控面积小（约50-80平方米），既要监控整体又要 看到局部，24小时不间断监控。 4、水厂、泵站的厂区：因室外环境，光照较强，监控距离100-150米，24小时不间断监控，对重点部位有特殊监控要求（人员入侵时报警提醒，同时进行图像跟踪）。 5、水源地环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离50-100米，24小时不间断监控，有特殊监控要求（人员入侵时报警提醒，同时进行图像跟踪），
同时需音频采集及高音喊话功能。 6、河道、闸门环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离200-300米，24小时不间断监控，既要监控整体又要看到局部，夜视功能要求较高，清晰度要求较高，要求透雾功能。 7、水库环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离300-1000米，24小时不间断监控，既要监控整体又要看到局部，夜视功能要求较高，清晰度要求较高，同时需音频采集及高音喊话功能，要求透雾功能。 四、主要设备说明 主要指标如下： 4.1.1机芯： 常用CCD和CMOS两种类型的感光芯片。 CMOS产品低能耗、高像素、低成本、噪点控制好、宽动态性能优越。 CCD产品高能耗、低像素、高成本、噪点控制一般、宽动态性能差。4.1.2镜头、光圈、焦距、尺寸 4.1.2.1.镜头 广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿厢内、大厅等小视距大视角场所；2.8mm，2.5mm 标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道和小区周界等场所，1/2”CCD 摄像机，标准镜头焦距定为12mm；1/3”CCD摄像机，标准镜头焦距定为 8mm；1/4”CCD摄像机，标准镜头焦距定为6mm； 视角在60度以上用于5*5米左右场所3.6mm4mm 视角在50度以上用于8-10米左右场所6mm
视频监控系统的主要设备及其组成 1视频监控系统的工作原理 近十几年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术有了长足的发展，数字化、网络化、智能化已成为一种发展趋势。 视频监控系统利用摄像机的CCD，将被摄物体的反射光线传播到镜头，经镜头聚焦到CCD 芯片上，CCD 根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号，然后将这个视频信号通过线缆输出给电视机显示出来，就构成了一个视频监控系统。 CCD电荷耦合元件图像传感器，它能够根据照射在其面上的光线产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号，这种数字信号经过压缩和程序排列后，可由光信号转换成计算机能识别的电子图像信号。（TTL工艺下的CCD成像质量要优于CMOS工艺下的CCD） 全模拟视频监控系统系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、模拟录像机等组成，设备之间通过视频线、控制线缆等电缆连接在一起。由于系统为纯模拟方式传输，采用视频电缆(少数采用光纤)的传输距离不能太远，所以系统主要应用于小范围内的监控，如大楼监控等，监控图像一般只能在控制中心查看。 2视频监控系统的传输方式. 2.1铜线接入 金属导体被用来传输电信号，通常由铜线制成，常见的有各类双绞线和同轴电缆同轴电缆 同轴电缆含有线规较粗的单层实心导体。导体一般由铜或覆以铜的铝制 成。中间的导体外面覆以一层绝缘材料，这有助于把中间的导体和外面的金属箔屏蔽层隔开 来，这种绝缘材料有助于把传输数据的导体与屏蔽层隔离开来。外面通常会包一层金属网、 再包一层电缆护皮加以保护。中间粗粗的导体可支持高频信号,相比双绞线同轴电缆成本高安装也较困难。因此同轴电缆一般用于模拟视频传输线。 目前，常用的同轴电缆有两类：50Ω和75Ω的同轴电缆。 75Ω同轴电缆常用于有线电视网，故称为CATV电缆，传输带宽可达1GHz，目前常用CATV电缆的传输带宽为750MHz。 50Ω同轴电缆主要用于基带信号传输，传输带宽为1～2OMHz，总线型以太网就是使用50Ω同轴电缆，在以太网中，50Ω细同轴电缆的最大传输距离为185米，粗同轴电缆可达1000米。 视频同轴电缆英文简称SYV,常有的有75-7，75-5，75-3，75-1等型号，特性阻抗都是75欧姆，以适应不同的传输距离。 2.2光纤接入 1966-华裔科学家“光纤之父”高锟预言光纤将用于通信。凭借在光纤领域的卓著研究而获得2009年度诺贝尔物理学奖。 2.2.1多模光纤
嵌入式系统设计与应用第六章进程和操作系统（3）西安交通大学电信学院孙宏滨 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 我们该如何评估调度策略？● 能满足所有截止时限 ● CPU 利用率---CPU 执行有用工作所占的时间比例● 调度开销---做调度决策所需的时间 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 分配优先级主要有两种方法：● 静态优先级：在整个执行过程中优先级始终不变● 动态优先级：在执行过程中优先级发生变化 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 单调速率调度（Rate-Monotonic Scheduling, RMS ）：首先为实时操作系统开发的调度策略之一，直至现在仍然被广泛使用。● RMS 属于静态调度策略。事实证明，固定优 先级的做法在许多情况下都足以有效地调度进程。● RMS 的理论基础是单调速率分析（Rate Monotonic Analysis, RMA ）。i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
视频监控系统设计方案 摘要：生产经营管理的高效性、实时性直接影响到企业的生产效益和成本控制。当前，工厂的建设、管理正向着信息化、智能化的方向发展。通过在企业内部安装一整套局域网上的网络视频监控系统，安全生产人员可实时监控各个设备的运行状况，安保人员可实时监控厂区的出入口、道路、重点建筑等重要场所的人员流动情况，企业相关部门的领导也可以在办公室随时监控整个企业的运作情况。 一、工程说明 1.1 工程需求分析 根据用户的实际要求和现代监控系统的特点对本项目的需求进行了认真的分析。 1. 防范目的 通过安装在工厂辖区的摄像机，可以对现场的人员、车辆及设备的工作情况进行实时监视，监控室能够及时观察到现场的情况，并能够将相关图像进行实时的录像。在充分保证客人及业主隐私的基础上，加强工厂的安全保卫工作，同时提高工作效率，实现科学的管理。 2. 布防要求 根据现场的实际情况加以安装，以便最能有效地监控现场图像，不留死角。 3. 安全可靠性 为使整个监控系统充分发挥其安全防范的作用，应从以下几个方面确保系统安全可靠： ⑴前端设备品质必须高度可靠，尽量选用性价比高的名牌产品，同时充分考虑到特殊且恶劣的环境因素对设备的影响。 ⑵必须按照国家标准及工艺要求进行施工。 ⑶控制系统应采用可靠性高、功能全的产品 ⑷严格的管理制度，规范的操作。 ⑸操作简便。具有一定的扩容和升级能力。
二、方案设计的原则和思想 2.1 系统应具有的特性 2.1.1 先进性 当今科学技术发展迅速，若花巨资建成一个几年之内就要淘汰的落后系统，不仅是一种极大的浪费，而且将严重影响工厂的声誉。所以设计方案首先就要确保设计技术和应用技术的先进性，同时也要保证整个系统的最佳性能价格比。 2.1.2 灵活性和兼容性 随着科学技术的发展，不可能保证一个系统永远处于领先地位。为此在设计方案时，必须考虑到系统升级扩容的灵活性和兼容性，这就需要采用模块化、开放式、集散型、分布式的控制系统。使得不改变原有设备，在不损失前期投资的情况下，就能方便的升级和扩容，确保系统不过时。 2.1.3 经济实用性 先进性与经济性往往会产生矛盾，这就需要在制定总体设计方案时： 一、要选择性能价格比最佳的产品和系统。高科技现代化时代，经济性衡量的唯一标准是性能价格比，既不是单纯性能，也不是单纯的价格，若不顾性能，而单纯追求价格，势必会陷入不正当的价格竞争战。那么系统事故所造成损失和影响用经济是补偿不了的。 二、善于充分利用软件来实现系统功能，尽可能减少硬件开支，达到降低系统总成本的目的。 三、充分了解其它子系统的功能，并与之进行有机结合，避免功能重复。 四、要善于从实际出发，突出实用功能，去掉“华而不实”的无用功能，降低总体投资，求得先进性与经济性的完美统一。 2.1.4 可靠性 可靠性是系统设计中的关键，不可靠的系统不仅根本谈不上什么先进性，而且由于系统的瘫痪导致重大的损失会给用户带来巨大的负担和耗费。为此总体方案的设计和产品的选用时： 一、既要考虑技术的先进性，又要考虑技术的成熟性。
基于ARM 的嵌入式视频监控系统的简要设计方案 一．系统的总体说明,其意义和目的; 此视频监控系统是通过在某些地点安装摄像头等视频采集设备对现场进行拍摄监控，然后通过一定的传输网络将视频采集设备采集到的视频信号传送到指定的监控中心，视屏信号送往基于三星S3C2440芯片作为处理服务器，外接LCD屏做为显示端 二．嵌入式监控系统的组成。 cmos 摄像头 图 1 本嵌入式视频监控系统主要由mini2440、通信链路和多个监控站点(cmos摄像头组成。通讯链路可以使内部使用已经铺设好的局域网线路, 连入企业内部网, 然后可以将其接入Internet, 以便将信号传输给远端分控计算机或授权用户。在实际工作中, 根据实际情况, 在需要的地方安装相应的前端监控设备(彩色或黑白摄像机、固定或活动云台、定焦或变焦和相应的软件系统。 三．视频监控系统的硬件实现。 图1 中的每个监控站点主要由摄像头、网络视频服务器组成, 可配置可变镜头、麦克风、扬声器等外设, 如图2所示。其中网络视频服务器以嵌入式微处理芯片 S3C2240为核心, 由视频采集编码模块、网络功能模块、实时时钟模块、摄像头云台控制模块等组成。 LCD接口 LCD显示屏 CMOS摄像头
3.1 嵌入式微处理器 嵌入式微处理器是硬件部分的核心, CPU 处理器- Samsung S3C2440A，主频400MHz，最高533Mhz SDRAM 内存，在板64M SDRAM，32bit 数据总线 3.2 视频采集压缩模块设计 视频采集压缩模块由视频数据采集和视频数据压缩两部分组成。视频数采集芯片选用Omnivition 公司的彩色数字图像传感器OV7620, 负责采集摄像头发送来的模拟视频数据并进行模数转换, 然后将处理后的数字化视频YUV 数据存入数据缓冲器 1。该芯片支持VGA /QVGA 两种格式的图像, 最高像素达326688, 帧速率可达 30fps, 数据格式包括YCrCb 4:2:2, GRB 4:2:2, RGB Raw Data 三种, 可调节图 像的亮度、对比度、饱和度等,支持CCIR601, CCIR656, ZV port 等数字视频接口, 在功能及图像品质上达到要求。视频数据压缩部分的功能是从数据缓冲存储器1 中读出YUV 格式的视频数据, 进行MPEG4 格式的压缩, 然后通过数据总线将数据 存储到另一个缓冲存储器2 中, 由S3C4510B 进行处理。该压芯片采用美国Vweb 公司生产的VW2010, 这是一种常用的实时视音频压缩/解压缩芯片, 兼容MPEG- 1、2、4, H.263 标准, 具有很高的实用性和性价比, 计算能力强大, 可以以每秒 25 帧或30 帧的采样速度对视频信号进行实时、动态的捕 获和压缩。VW2010 芯片在图像压缩完成后或当数据缓冲存储器半满时, 会产生 中断, 通知系统图像压缩任务己经完成, 或者缓冲区等待取走数据, 以便存储新的数据。 3.3 cmos摄像头 摄像头与实验板上cmos摄像头接口相连。 3.4 实时时钟模块设计 监控系统需要在出现报警或者发生特殊事件时, 记录发生的时间。传统的数据记录方式是定时采样, 没有具体的时间记录, 因此只能记录数据而无法准确记录其出现的时间, 而且需要占用硬件资源, 因此需采用实时时钟RTC(Real Time Clock芯片。RTC 通过电路板上的电池来供电, 而不是通过电源来供电的, 当关掉电源后, RTC 仍然能够继续工作, 以便在断电后仍然能保持时间。可以选择12 小时模式或24 小时模式。 3.4 网络接口模块设计（如果需要） 四．监控系统的软件结构及其实现 4.1 监控服务器端软件系统结构。（视频服务器运行window ce 还是linux） 嵌入式应用软件
视频监控系统原理 一、视频监控系统的定义 监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。通过控制主机，操作人员可发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。利用特殊的录像处理模式，可对图像进行录入、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。视频监控系统有多画面的监控效果，也有特定的电视墙显示模式。 二、视频监控系统工作原理 对于视频监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个视频监控系统划分为七层——表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。
（一）表现层表现层是我们最直观感受到的，它展现了整个视频监控系统的品质。如监控电视墙、监视器、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等等都属于这一层。 （二）控制层控制层是整个视频监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有两种——模拟控制和数字控制。模拟控制是早期的控制方式，其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成，适用于小型局部视频监控系统，这种控制方式成本较低，故障率较小。但对于中大型视频监控系统而言，这种方式就显得操作复杂且无任何价格优势了，这时我们更为明智的选择应该是数字控制。数字控制是将工控计算机作为监控系统的控制核心，它将复杂的模拟控制操作变为简单的鼠标点击操作，将巨大的模拟控制器堆叠缩小为一个工控计算机，将复杂而数量庞大的控制电缆变为一根串行电话线。它将中远程监控变为事实、为Internet远程监控提供可能。但数字控制也不是那么十全十美，控制主机的价格十分昂贵、模块浪费的情况、系统可能出现全线崩溃的危机、控制较为滞后等等问题仍然存在。 （三）处理层处理层或许该称为音视频处理层，它将有传输层送过来的音视频信号加以分配、放大、分割等等处理，有机的将表现层与控制层加以连接。音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等等设备都属于这一层。 （四）传输层传输层相当于视频监控系统的血脉。在小型视频监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线，对于中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波，对于远程监控而言，我们通常使用Internet这一廉价载体。值得一提的是，新出现的传输层介质——网线/光纤。大多数人在数字安防监控上存在一个误区，他们认为控制层使用的数字控制的视频监控系统就是数字视频监控系统了，其实不然。纯数字视频监控系统的传输介质一定是网线或光纤。信号从采集层出来时，就已经调制成数字信号了，数字信号在目前已趋成熟的网络上跑，理论上是无衰减的，这就保证远程监控图像的无损失显示，这是模拟传输无法比拟的。当然，高性能的回报也需要高成本的投入，这是纯数字视频监控系统无法普及最重要的原因之一。