基于ARM9处理器的网络视频监控系统设计

应用天地　基于Ａｎｄｒｏｉｄ的ＭＪＰＥＧ网络摄像机设计　陈家佳，姚俊　（重庆邮电大学网络控制技术与智能仪器仪表教育部重点实验室，重庆４０００６５）　摘要：针对智能家居场景需求，设计了基于ＡＲＭ９处理器Ｌｉｎｕｘ操作系统的网络摄像机。深入研究了ＭＪＰＥＧ视频压缩　算法，阐述了算法实现过程，并设计出基于Ａｎｄｒｏｉｄ操作系统的３Ｇ手机网络摄像机客户端软件。本系统通过实地安装　与测试达到了预期效果，突破了传统网络摄像机客户端固定地域的限制，有良好的应用前景。　关键词：网络摄像机；ＭＪＰＥＧ；Ａｎｄｒｏｉｄ　中图分类号：ＴＰ３７　文献标识码：Ａ　Ｄｅｓ　ｉｇｎ　ｏｆ　ＭＪＰＥＧ　Ｉ　Ｐ　Ｃａｍｅｒａ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ａｎｄｒｏｉｄ　Ｃｈｅｎ　Ｊｉａｊｉａ，Ｙａｏ　Ｊｕｎ　（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ＆Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００６５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｈｏｍｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃａｍｅｒａ　ｏｆ　Ｌｉｎｕｘ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ９．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ＭＪＰＥＧ　ｖｉｄｅｏ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｉｔｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｓ　３Ｇ　ｍｏｂｉｌｅ　ｐｈｏｎｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃａｍｅｒａ　ｓ　ｃｌｉｅｎｔ　ｓｏ￣ｔｗａｒｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｏｎ—ｓｉｔｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｒｅｄ　ｅｆｆｅｃｔ，　ｂｒｅａｋｓ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃａｍｅｒａ　ｃｌｉｅｎｔ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｓｈｏｗｉｎｇ　ａ　ｎｉｃｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＩＰ　Ｃａｍｅｒａ；ＭＪＰＥＧ；Ａｎｄｒｏｉｄ　１　系统硬件组成与网络架构　摄像机硬件核心采用三星公司推出的基于ＡＲＭ９架　构的Ｓ３Ｃ２４４ＯＡ芯片，该处理器主频达到４００　ＭＨｚ可以　满足实时压缩，ＭＪＰＥＧ视频流可以达到３２０×２４０分辨率　２５　ｆｐｓ的性能要求。外围搭配６４　ＭＢ　ＳＤＲＡＭ、２５６　ＭＢ　ＮＡＮＤ　Ｆｌａｓｈ，网络功能由ＤＭ９０００以太网ＭＡＣ控制芯　片负责，摄像头模块由ＵＳＢ　控制器控制，系统供电由３　片ＬＭ７１１１７组成，分别输出　３．３　Ｖ、１．８　Ｖ、１．２５　Ｖ电压，　辅助外围接口构成摄像机硬　件结构。￥３Ｃ２４４ＯＡ系统硬　件框图如图１所示。　图１￥３Ｃ２４４０Ａ系统硬件框图　网络摄像机是互联网上的ＴＣＰ／ＩＰ设备，系统网络拓　扑图如图２所示。其中在家庭区域内根据安防的特点在　大门走廊、客厅内、阳台区域分别布置摄像机，再由网线连　接到路由器，配置路由器参数映射每个摄像机独立端口与　ＩＰ地址，即完成Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接人。远端由固定位置的ＰＣ　机，移动位置的３Ｇ笔记本和随身携带的３Ｇ　Ａｎｄｒｏｉｄ手机　组成，ＰＣ机可以通过ＷＥＢ浏览器访问与控制网络摄像　机，Ａｎｄｒｏｉｄ手机通过客户端实现实时访问。　２系统软件设计　２．１　网络摄像机软件设计　搭建摄像机需要Ｌｉｎｕｘ系统环境，首先移植Ｂｏｏｔ一－　ｌｏａｄｅｒ，对Ｌｉｎｕｘ　２．６．３２内核进行裁剪，加载Ｌｉｎｕｘ　ＵＶＣ　（ＵＳＢ　ｖｉｄｅｏ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃｌａｓｓ）驱动及相关驱动，将编译好的　家庭区域　远端监控设备Ａｎｄｒ０ｉｄ　ｌｎｔｅｍ￣　▲一　．●▲　］＇■■－－ｒ－　ｌ　摄像机　—　卜　摄像机暴Ｉ　ｃ　图２系统网络拓扑图　ｐａｐｅｒ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ（投稿专用）　２０１２年第３期　平　机乌嵌入式豪纯应冈

基于ARM的热浸镀锌实时网络监控系统的设计

热浸镀锌是一种应用得非常广泛的钢铁防腐技术。随着社会的不断进步和发展，工业领域对镀锌钢材性能的要求越来越高。

欲生产高性能的合金化镀锌材料必须对热浸镀锌工艺过程进行有效的监控。传统的监控方式，监控实时性差、操作精度低、人力资源消耗大而且成本高。

随着信息技术的飞速发展，嵌入式技术已逐渐运用到各个领域。嵌入式设备具有体积小、重量轻、成本低和实时性强等优点。

为提高监控的实时性和可靠性，同时尽量节省人力资源和经济成本，设计了一套基于嵌入式微处理器ARM的热浸镀锌实时网络监控系统。本论文的主要内容有：（1）根据热浸镀锌的工作原理，比较当前各种工业测控仪表的性价比，选定安东电子仪表和西华大学工业测控研究所自制仪表作为系统监测仪表。

（2）根据热浸镀锌生产车间的布局和环境，分析各仪表连接方式，结合当前总线网络的优缺点，选定RS485总线组建下位机总线通信网络。（3）分析热浸镀锌实时网络监控系统的功能要求，选择ARM9内核的SamsungS3C2440A微控制器作为主控芯片，设计电源、USB接口、JTAG接口、LCD接口、RS232接口以及RS485接口等上位机基本电路。

（4）分析热浸镀锌实时网络监控系统的功能特点，选择Windows CE嵌入式操作系统作为上位机的运行系统，采用Platform Builder等软件定制和移植Windows CE5.0到上位机。（5）根据Windows CE内核结构，利用eMbedded Visual

C++、SQLCE3.0和SQL Server2008等开发软件，采用特定的485通讯协议，设计热浸镀锌实时网络监控界面。

第７卷第３期　２ＯＯ８年５月　杭州师范大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．７　Ｎｏ．３　Ｍａｙ　２ＯＯ８　

文章编号：１６７４—２３２Ｘ（２００８）０３—０２０６～０５　

基于ＳＰＩ　Ｓｌａｖｅ模式的ＡＲＭ９／ＤＳＰ双核移动　

多媒体处理系统的设计　

张海翔　

（浙江金融职业技术学院信息技术系，浙江杭州３１００２７）　

摘　要：设计了一种基于ＳＰＩ　Ｓｌａｖｅ模式ＡＲＭ９／ＤＳＰ双核移动多媒体处理系统，利用ＡＲＭ９芯片丰富的操　

作系统支持，能够运行ｗｉｎＣＥ／Ｌｉｎｕｘ操作系统，利用ＤＳＰ芯片的强视频处理能力，支持Ｈ．２６４编码．ＳＰＩ　Ｓｌａｖｅ　模式设计使ＤＳＰ部分更精简．该设计对移动多媒体处理系统设计具有一定的参考价值．　

关键词：嵌入式系统；Ｈ．２６４；多媒体处理；ＡＲＭ９　ＤＳＰ　中图分类号：ＴＰ３０２．１　文献标志码：Ａ　

随着无线通讯技术和多媒体技术的发展，在手机、ＰＤＡ等移动设备上，数字视频的应用越来越广泛，　

如无线视频电话、手机电视、无线视频监控等．而多媒体数据处理对嵌入式系统的计算能力提出了更高的　

要求．特别是Ｈ。２６４ｆ１　等最新的视频压缩技术标准的提出，在大幅度提高视频压缩性能的同时，也成倍地　

消耗了ＣＰＵ的计算时间．因此，如何为嵌入式系统提供足够的计算能力，以满足Ｈ．２６４多媒体数据处理　

的需求，正成为嵌入式系统设计中一个很有价值的问题．　

ＡＲＭ９ｌ＿２　系列芯片是一种３２位的通用嵌入式处理器，拥有各种丰富外设接口，同时有较强的运行速　

度，ＣＰＵ主频可以到达２００　Ｍ～６００　Ｍ，在智能手机、ＰＤＡ等移动数字处理设备中被广泛使用。这种芯片　

对包括如ｗｉｎＣＥ、ｌｉｎｕｘ等操作系统的支持比较好，但缺乏对多媒体数据处理的支持，处理能力相对不足。　

数据处理芯片ＤＳＰ，由于其特殊的结构、专门的硬件乘法器和特殊的指令，因此能快速地实现各种数字信　

学号 026060227 分类号 TN911.7

硕 士 学 位 论 文

（学 位 研 究 生）

基于ARM9的MPEG-4

视频解码播放系统设计

作者 李 锋 垚

指导教师：李会方

专业技术职务：副教授

学科（专业）：信号与信息处理

二○○五年 • 三月

摘要

新兴多媒体应用领域的发展，要求新的视频压缩技术能在保证高质量的同

时具有更低的码率。MPEG-4以其低码率、基于对象的交互性等优点近年来在多

媒体领域表现出巨大的应用潜力。基于简单框架（Simple Profile, SP）的MPEG-4

视频标准兼顾了码率与视频质量的要求，能在低码率、高压缩比的情况下获得

较高的图像质量，并且其计算复杂度较其他框架低，因此已经成为MPEG-4应用

的主流。近年来DivX（实质是MPEG-4 SP）技术掀起的热潮充分展示了MPEG-4

视频的优越性。

MPEG-4的应用是当今视频领域的一个研究热点，尤其是在嵌入式设备中的

应用。本课题以CD光盘MPEG-4播放系统的开发为背景，重点研究MPEG-4 SP

视频解码的嵌入式软件平台实现及整个播放系统的设计。

在详细分析MPEG-4 SP视频解码过程和算法原理的基础上，首先在PC平台

进行播放系统的原型设计及MPEG-4视频解码的算法实现与功能验证。接着在通

用C层次上进行MPEG-4视频解码的优化。然后把视频解码核移植到嵌入式ARM

平台，并基于ARM处理器的特性对MPEG-4视频解码进一步实施一系列优化。经

过通用C优化和基于ARM平台的优化后，视频解码核达到了要求的解码速度。

最后讨论ARM播放系统中CD光盘伺服和AVI文件解析的设计和优化，以及整个

播放系统的优化。

测试表明，尽管实验使用的ARM平台性能较低，但经过视频解码核和播放

系统的全面优化实现后，基于ARM的MPEG-4视频播放系统仍然达到了较高的系

统性能和播放速度，已具有一定的应用价值，为嵌入式MPEG-4媒体播放器的产