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嵌入式毕业设计课题【篇一：嵌入式毕业设计课题】课题一：嵌入式远程视频实时监控实现原理：通过在s3c2440（samsung 的arm9芯片）上植入嵌入式web服务器boa及嵌入式数据库sqlite，搭建一个视频webserver，使得pc或者智能手机可以利用网页方式访问摄像头采集的实时视频，达到远程监控录像等应用！涉及到的知识点：①原理图，pcb，元器件的认识，通过开发板的原理图及cpu的datasheet写程序；② arm架构的理解，arm cpu的工作原理，汇编代码级调试理解；③ 2440 cpu的gpio,uart,i2c,spi,ad,watchdog,rtc，lcd等接口技术原理，c代码级调试理解；④嵌入式linux(linux-2.6.30)系统工作原理，驱动框架结构以及摄像头驱动实现；⑤嵌入式linux(linux-2.6.30)下，webserver的实现，包括，sdl，mjpg-streamer应用软件的移植。
团队组织：实现该项目可以按一下方式组队（考虑到学生可能动手能力有限，每个模块安排两个人，这样有讨论，该分配方法供参考）linux系统部分，三个人：一个人负责硬件部分，也不是设计原理图，此人需要电子专业，要能看懂原理图，负责各个模块能在开发板正常运行；一个人负责软件部分，linux系统编译问题，负责给第一个人完好的镜像文件；第三个人，协调软硬件，需要既懂硬件也懂软件；驱动部分，两个人：同时进行，做相同的事情，目的在于一起讨论，要看image sensor （通俗的说叫摄像头）的数据手册，搞清楚芯片工作原理，成像原理，以及参考驱动进行移植工作，会设计到信号不同，编译问题，协同工作！webserver，两个人：在嵌入式linux系统上搭建webserver，涉及到一些应用软件的整合移植工作，主要是sdl,mjpg-streamer，其中sdl是一个非常有名的开源库，3d就是通过它来实现的，而mjpg-streamer是一个流媒体的开源库，实现视频流在网上的传输，这连个库在企业用得很多。
基于S3C2440网络视频传感器软硬件平台的设计与实现作者：杜宝祯曽佳马海燕来源：《数字技术与应用》2012年第10期摘要：提出了一种基于嵌入式linux和H.264的网络视频传感器节点软硬件平台的设计方案。
该方案构建了以ARM9处理器S3C2440A为核心、运行Linux操作系统的嵌入式软硬件平台，通过 USB驱动和video4linux实现使用USB摄像头采集视频图像数据。
同时针对视频图像数据量过大的问题，采用了H.264编码器实现对视频图像数据的压缩，为数据的远程传输带来便利。
关键词：SC2440 H.264 视频图像压缩中图分类号：TN919.91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0055-021、引言随着网络测控技术在工业领域和生产生活中的不断发展，人们对通过网络测控系统采集视频图像数据的需求越来越迫切。
但是由于视频图像数据量大，直接传输势必会增大网络传输的负担，增加网络阻塞的隐患；特别是在具有不确定性时延的网络中，实时采集将很难实现。
因此，对视频图像数据，在存储和传输前进行压缩处理，就成了一个极其有意义的工作和解决方案。
因此本文采用基于S3C2440A及H.264的网络视频传感器软硬件平台的设计方案，具有一定的通用性。
2、传感器硬件平台设计视频传感器节点在网络测控系统中承担着图像数据采集和压缩算法实现两大任务，因此这要求传感器的硬件平台要有具有强劲的计算能力和良好的网络性能。
在综合考虑了常用的51单片机和32位ARM控制器芯片后，本文采用了三星公司的S3C2440，外围设备主要有RAM、Nor FLASH、Nand Flash以及网络接口芯片等。
控制器的硬件平台结构如图1所示：2.1 S3C2440处理器三星公司的32位RISC微控制器S3C2440AL-40采用了16/32位ARM920T的RISC微处理器核心[1]。
ARM920T具备AMBA BUS，MMU和Harvard高速缓冲架构，使得数据处理能力更加强劲。
ARM9嵌入式处理器S3C2440实现了远程图像光线监控系统对图像监控系统，用户常常提出这样的功能需求：希望能够监控距离较远的对象这些对象有可能分布在郊区、深山，荒原或者其他无人值守的场合；另外，希望能够获取比较清晰的监控图像，但对图像传输的实时性要求并不高很明显，用传统的PC机加图像采集卡的方式很难满足这样的需求。
在嵌入式领域，ARM9系列微处理器在高性能和低功耗方面提供了最佳的性能，因此选用ARM9嵌入式处理器S3C2440设计实现了一个远程图像光线监控系统通过这个系统，可以远在千里之外控制一个摄像机进行图像采集并回传。
如果这个摄像机有一个485接口的云台，还可以通过互联网远程控制摄像机的取景角度、镜头拉伸、聚焦等功能除了获取图像数据．系统还提供了多路开关控制和数据采集功能，可以连接温度、湿度等各类传感器和控制红外夜视灯等其他外部设备的开关状态。
最后，通过GP RS或C DMA无线通信模块及Internel互联网将数据传至任何地方。
1 系统设计本系统采用三星公司的S3C2440嵌入式处理器和arm-linux 2.4.26操作系统；S3C2440使用ARM920T内核，主频是400 MHz；除了集成通用的串口控制器、USB控制器、A/D转换器和GPIO等功能之外，还集成了一个摄像头接门（CAMIF）（这个接口是远程图像采集的核心部分）。
系统在S3C2440处理器的控制下，从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后经过编码、DMA传输到内存缓冲，接着由软件对内存中的数字视频数据进行压缩和打包．最后通过通信单元将图像以IP包的方式发送到监控中心的服务器。
整个系统的硬件结构原理如图1所示1.1 图像采样接口S3C2440的摄像头接口（CAMIF）支持ITU-R BT.601/656 YCbCr 8比特标准的图像数据输入，最大可采样4096×4096像素的图像。
摄像头接口可以有两种模式与DMA控制器进行数据传输：一种是P端口模式，把从摄像头接口采样到的图像数据转为RGB数据，并在DMA控制下传输到SDRAM（一般这种模式用来提供图像预览功能）；另一种是C端口模式，把图像数据按照YCbCr 4:2：0或4:2：2的格式传输到SDRAM（这种模式主要为MPEG-4、H.263等编码器提供图像数据的输入）。
B/S模式设计的嵌入式视频监控系统技术摘要：以ARM9处理器S3C2440为核心芯片搭建硬件平台，采用嵌入式Linux 操作系统为软件开发平台，设计了一种基于B/S模式的嵌入式视频监控系统的设计方案。
通过构建流媒体服务器，完成视频数据的采集、压缩、传输和保存。
采用TCP/IP网络协议，移植了Web服务器，开发了Java Applet程序，用户通过浏览器即可对远程视频进行实时监控。
系统具有实时性强、体积小、成本低廉、性能稳定、交互性好等特点，具有广泛的应用价值。
关键词：嵌入式；视频采集；视频监控；TCP/IP；B/S视频监控系统将被监控现场的实时图像和数据等信息准确、清晰、快速地传送到监控中心服务器，监控中心将实时、直接地掌握各个被监控现场的当前情况(包括图像、声音及其他敏感数据)，从而对敏感事件进行快速反应[1]。
视频监控正朝着数字化、网络化、集成化的嵌入式视频监控方向蓬勃发展。
相比传统的视频采集监控系统，嵌入式视频监控系统具有可靠性高、组网方便、可远程监控等优点，因而更适用于工业控制、银行、政府部门的安防系统中[2]。
本文设计了一种具有用户零维护、价格低廉、性能稳定等特点的嵌入式视频监控系统。
该系统以ARM处理器S3C2440和嵌入式Linux操作系统为核心平台，通过USB摄像头采集视频数据，基于TCP/IP协议进行网络传输，用户通过浏览器即可监控远程视频，视频可以保存，以便回放。
1 视频监控系统方案设计1.1 监控系统硬件平台设计监控系统硬件平台是整个监控系统的基础，在系统设计中占有至关重要的地位，硬件选择的成功与否直接决定着系统功能的优劣。
本设计中主要硬件有NAND Flash、嵌入式处理器S3C2440、SDRAM、网卡、USB接口摄像头等。
视频监控系统的硬件结构方案如图1所示。
系统以S3C2440处理器为核心，外扩其他外围设备。
S3C2440处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，它是一款高度集成的芯片，主频为400 MHz，提供了一套较完整的通用外围设备接口，支持性价比非常高的NAND Flash启动，可支持Linux等多种操作系统的移植[3]。
上海交通大学硕士学位论文基于S3C2440的嵌入式视频网络监控系统姓名：柳亚东申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：路林吉20090101基于S3C2440的嵌入式视频网络监控系统摘要IT技术特别是集成电路和IT技术的发展，使视频监控系统正由传统的基于模拟监控的模式向全数字模式发展，并越来越和网络和图像处理技术相结合。
本课题基于嵌入式系统设计了一种监控系统。
本系统由视频服务器和后台客户监控端两部分组成。
本系统采用ARM9系列处理器S3C2440作为MCU，并在其上移植嵌入式Linux做为软件开发平台。
由于当前监控系统的发展方向是以视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式，而本系统顺应上述趋势采用网络和后台客户端连接。
本系统视频采集部分用CCD摄像头获取模拟视频信号，然后经由SAA7111进行AD转换，将其转换为YUV信号，并由ZR36060进行视频的压缩。
本系统有两种工作模式，无人抓拍模式和视频监控模式。
两种模式都是采用Video4Linux API抓取图像。
无人抓拍模式每隔0.5s抓取一帧原始bmp格式图像，打上时间标签并压缩为jpeg格式后将其存储至U盘；连续视频监控模式将连续抓取到的jpeg格式图像帧数据通过网络传送至后台PC进行显示和视频文件的生成。
这样一来，前端部分(摄像头和开发板)构成视频服务器，后台PC构成客户显示端，负责视频图像的显示和视频文件的生成。
后台PC端采用跨平台的用户界面开发工具Qt进行显示界面的编写，同时与音视频解决方案ffmpeg相结合，完成了视频图像的显示和视频文件的生成。
由于所采用的工具都是跨平台的，所以后台程序具有很好的移植性。
这套智能监控系统与专业设备比较，价格低廉、安装简单、即插即用、一键操作，并且体积小巧。
关键词：嵌入式系统，ARM9，Linux，视频采集，视频编码，ffmpeg，网络编程，TCP/IP,QtEmbedded video monitoring network system based on S3C2440ABSTRACTWith the development of IT and the technology of integrate circuit, the video monitoring system is going from traditional anolog monitoring mode to full-digitalized mode, it is combining the network and image processing technology more and more. However, some professional video monitoring system is always very expensive.This paper introduces a video monitoring system based on embedded system, wich consists of two parts: the video server and the back PC client. We use S3C2440 which is an ARM9 processor as the controller, and make use of embedded Linux.Nowadays, the trend of the monitoring system is that third generation of completely digitalized centralized monitoring mode whose core is visual server. So our system connects the server at the front end with the client at the back PC via net.The video capturing interface in our system uses a camera to capture the analog video sigal. The analog signal will be converted into YUV digital signal by SAA7111, then it will be compressed by ZR36060.There are two work modes in our system: unmanned-capturing mode and continual-video-monitoring mode. Both of the two modes use Video4Linux API to capture the images. The unmanned-capturing mode would capture one frame every half a second, then it will print the time stamp in the image and compress the image into Jpeg format. The continual-video-monitoring mode would send the continual frames to the back PC via net. The program in the back PC would display the continual frames and compress them into a video file. Thus, the devices in the front end (the camera and the ARM board) works as a video server while the program in the back PC works as the client which would display the continual frames and produce a video file.We use Qt to code the user interface program. Qt is a popular development kit which is portable between in different platforms. And weproduce the video file using ffmpeg which is a very excellent audio and video solution. Because all the kits we use are both portable, our program can run both in linux and windows platform.Our system is low-cost and it is very convenient to set up the system.Keywords: Embedded system, ARM9, Linux, video capturing, , video encoding, network programming, TCP/IP, Qt第一章绪论1.1 课题来源随着IT技术特别是集成电路和IT技术的发展，视频监控系统正由传统的基于模拟监控的模式向全数字模式发展，并越来越和网络和图像处理技术相结合，但目前一些高性能的专业视频监控系统往往价格昂贵。
本课题结合Internet技术和图像视频处理技术，开发一套基于嵌入式Linux 的视频监控系统，实现了独立的嵌入式智能终端设备及其与Internet的直接接入，通过网络与后台PC进行通信；在嵌入式智能设备终端上要完成视频图象采集、存储和处理工作，并通过 Internet 传输图象到后台PC。
这样，前端作为一视频服务器。
而后台PC对接收到的图像做实时显示并进行视频打包处理，作为客户端。
上述思路也正是以网络视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式的发展方向。
本系统有两种工作模式，无人抓拍和视频监控。
无人抓拍模式由系统外接热释电红外传感器触发。
当有人体入侵时，红外传感器输出电平转换，启动图像抓拍，每隔0.5秒抓拍一张图片。
而连续视频捕捉则是将捕捉到的连续图像最多以每秒钟20帧的速度通过网络送往后台PC。
本课题所设计的系统成本低，操作简易，安装方便，即插即用，体积小巧。
整个系统采用ARM9处理器S3C2440作为系统核心，外接红外触发开关，可以检测例如人，动物等并启动视频监控。
无人抓拍模式（每隔一秒或者半秒）以原始RGB的格式捕捉图像，记录时间戳并压缩成JPEG格式，将其存入移动存储设备如U盘。
视频监控模式则直接捕捉JPEG流，并将捕获的连续帧通过网络传入监控室，并在后台PC上实时显示并用MPEG-4编码标准进行视频打包处理。
1.2 视频监控系统的发展趋势视频监控技术，随着计算机、编解码、网络传输技术的发展，目前正朝着数字化、智能化、IP化、网络化继续发展。
同时视频监控同其他技术相结合，产生了许多新的应用，这有助于满足不同视频监控用户的需求[1]。
1.视频监控数字化视频监控发展经历了模拟视频监控、半数字监控、数字监控三个阶段。
对于视频监控，数字化存储带来的是一场革命性的变化。
数字化是21世纪的时代特征，视频监控的数字化是监控技术的必然趋势。
2. 视频监控智能化智能化是视频监控技术发展比较高级的层次。
由于视频监控的数据量非常大，而用户真正需要的信息只是少部分，或者说真正需要监视的只是发生概率很少的某些事件，如何通过海量数据获取有价值的信息或者说如何从目视解释变为机器自动解释是视频监控技术发展的一个新方向。
因为能把视频监控从静态的、事后取证变成动态的、实时预防和告警对用户来说显得更加重要。
实际上现有的监控系统都配置有如自动位移侦测、昼夜自适应切换存储、预警设置（如可疑人物照片、指纹等）等一些低级形式的智能化功能。
随着技术的发展，全智能的监控系统将要求事发前能够识别并作出正确的判断，为人们提供最为有效、及时的快速反应措施。
3. 视频监控IP化视频网络、IPTV等都是网络快速发展的重要应用。
随着Internet技术的发展，基于IP的视频监控更能为人们所接受，网络摄像机把压缩的视频信息通过TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，拥有授权的用户可以随时访问互联网，实现对整个监控系统的指挥、调度、存储、授权控制等功能。
