引言 

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展了短短二十幾年時間，從早模擬監(jiān)控到前些年火熱數(shù)字監(jiān)控再到現(xiàn)在方興未艾網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地變化。在IP技術(shù)逐步統(tǒng)一今天，我們有必要重新認(rèn)識視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷史。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)，到第二代基于“PC+多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(DVR)，到第三代完全基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IPVS)。
　　　全I(xiàn)P視頻監(jiān)控系統(tǒng)與前面兩種方案相比存在顯著區(qū)別。該系統(tǒng)優(yōu)勢是攝像機(jī)內(nèi)置Web服務(wù)器，并直接提供以太網(wǎng)端口。這些攝像機(jī)生成JPEG或MPEG4數(shù)據(jù)文件，可供任何經(jīng)授權(quán)客戶機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問、監(jiān)視、記錄并打印，而不是生成連續(xù)模擬視頻信號形式圖像。全I(xiàn)P視頻監(jiān)控系統(tǒng)它巨大優(yōu)勢是：
　　簡便性-所有攝像機(jī)都通過經(jīng)濟(jì)高效有線或者無線以太網(wǎng)簡單連接到網(wǎng)絡(luò)，使您能夠利用現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。您可使用5類網(wǎng)絡(luò)纜或無線網(wǎng)絡(luò)方式傳輸攝像機(jī)輸出圖像以及水平、垂直、變倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通過以太網(wǎng)供)。
　　強(qiáng)大中心控制-一臺工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器和一套控制管理應(yīng)用軟件就可運行整個監(jiān)控系統(tǒng)。
　　易于升級與全面可擴(kuò)展性-輕松添加更多攝像機(jī)。中心服務(wù)器將來能夠方便升級到更快速處理器、更大容量磁盤驅(qū)動器以及更大帶寬等。
　　全面遠(yuǎn)程監(jiān)視-任何經(jīng)授權(quán)客戶機(jī)都可直接訪問任意攝像機(jī)。您也可通過中央服務(wù)器訪問監(jiān)視圖像。
　　堅固冗余存儲器-可同時利用SCSI、RAID以及磁帶備份存儲技術(shù)保護(hù)監(jiān)視圖像不受硬盤驅(qū)動器故障影響。
    視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)、軍事、民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，為這些行業(yè)的安全防范和環(huán)境監(jiān)控起到了不可忽視的作用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步由模擬化走向數(shù)字化，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展和多媒體視頻編解碼技術(shù)的日益成熟，高性能、復(fù)雜的視頻流壓縮算法在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用成為了現(xiàn)實。如今監(jiān)控系統(tǒng)多采用專用處理器或RISC嵌入式處理器與DSP相結(jié)合的方法實現(xiàn)，本文探討的是用ARM處理器與軟件壓縮相結(jié)合的辦法實現(xiàn)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

　　首先需要對系統(tǒng)進(jìn)行總體規(guī)劃，將系統(tǒng)劃分成幾個功能模塊，確定各個模塊的實現(xiàn)方法。整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，從主體上分為兩部分：服務(wù)器端和客戶端。服務(wù)器端主要包括S3C2410平臺上運行的采集、壓縮、傳輸程序，客戶端是PC機(jī)上運行的接收、解壓、回放程序。視頻監(jiān)控終端從現(xiàn)場的攝像頭捕獲實時的視頻信息，壓縮之后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控服務(wù)器上。 https://www.armforum.cn

　　如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（圖1）所示，視頻圖像采集和打包發(fā)送在服務(wù)器端完成，圖像的接收解包和回放將在客戶端完成。

ARM

系統(tǒng)的硬件設(shè)計 M開發(fā)論壇

　　系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方案，主要包括以下幾個模塊：主控制器模塊、儲存電路模塊、外圍接口電路模塊、電源和復(fù)位電路，如圖2所示。

　　S3C2410主控器模塊
　　主控器模塊是整個系統(tǒng)的，采用的S3C2410處理器是Samsung（三星）公司基于ARM920T處理器核的16/32位微控制器，該處理器運行頻率可達(dá)到203MHz，它的低功耗、精簡和全靜態(tài)設(shè)計特別適合于對成本和功耗敏感的應(yīng)用。S3C2410提供了豐富的片內(nèi)資源，支持Linux，是本系統(tǒng)的合適選擇。它能完成整個系統(tǒng)的調(diào)度工作，在系統(tǒng)上電時配置所有需工作的芯片的功能寄存器，完成視頻流的編碼，并通過以太網(wǎng)控制器控制物理層芯片發(fā)送視頻碼流。

　　系統(tǒng)存儲電路模塊
　　主控器還需一些外圍存儲單元如Nand Flash（是flash內(nèi)存的一種，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實現(xiàn)提供了廉價有效的解決方案。Nand-flash存儲器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲，因而在業(yè)界得到了越來越廣泛的應(yīng)用，如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等），和SDRAM。Nand Flash 中包含Linux 的Bootloader（是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境）、系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序以及環(huán)境變量和系統(tǒng)配置文件等；SDRAM讀寫速度快，系統(tǒng)運行時把它作為內(nèi)存單元使用。設(shè)計采用了64M的Nand Flash和64M的SDRAM。

　　外圍電路模塊
　　本設(shè)計用到的外設(shè)有USB接口，網(wǎng)卡接口，RS232接口和JTAG接口。 ARM開發(fā)論壇

　　視頻監(jiān)控終端的USB主控制器模塊通過專用的USB集線器與多個USB攝像頭相連。在實時監(jiān)控狀態(tài)下，各個攝像頭上捕獲的圖像數(shù)據(jù)通過USB集線器傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控終端的USB主控制器模塊上，然后再由USB主控制器模塊交由S3C2410處理器集中處理。S3C2410對采集到的圖像進(jìn)行實時編碼壓縮，編碼之后的碼流直接傳輸?shù)桨l(fā)送緩沖區(qū)中，等候發(fā)送。

   本設(shè)計采用CS8900A擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)接口，它是CIRRUS LOGIC公司（一家卓越的無生產(chǎn)線半導(dǎo)體公司，致力于為廣闊的音頻和能源市場開發(fā)高的模擬和混合信號集成電路）生產(chǎn)的16位以太網(wǎng)控制器，通過內(nèi)部寄存器的設(shè)置來適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。S3C2410通過地址、數(shù)據(jù)、控制線以及片選信號線對CS8900A網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行控制和通信。CS8900A與S3C2410的連接如圖3所示，CS8900A由S3C2410的nGCS3信號選通，CS8900A的INTRQ0端用來產(chǎn)生中斷信號，與S3C2410的16位數(shù)據(jù)總線相連，地址線使用了A[24:0]。   字串5

　　CS8900A以太網(wǎng)控制芯片通過DMA通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。首先設(shè)置好傳輸控制和傳輸?shù)刂芳拇嫫鞯膮?shù)，依次從指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域讀取數(shù)據(jù)，送入內(nèi)部發(fā)送緩沖器中，用MAC對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝發(fā)送。一組數(shù)據(jù)發(fā)送完后，請求DMA中斷，由S3C2410進(jìn)行處理。

　　RS-232接口與PC機(jī)串行總線相連，通過PC機(jī)對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)信息顯示和控制。而JTAG接口主要是對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，還可將程序燒寫到Flash中。 字串8