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嵌入式技术的视频监控系统的设计

   文章来源:Internet  发布时间:2012-03-12  访问量:1625

    1 系统总体结构和功能概述
    由于嵌入式系统具有上述的种种优点,笔者最新开发了一套基于嵌入式技术的多媒体远程监控管理系统。
    该系统采用目前流行的TCP/IP网络协议,视频编码基于H.263协议--低比特率视频通信编码算法 音频编码基于G.723协议--低比特率音频通信编码算法。它们可以在网络带宽很低的环境,甚至是电话线上进行图像和声音的传输。
    整个系统主要由三部分组成:前端机、监控中心和客户端,其具体架构如图1所示。
    前端机是一块嵌入式系统的印刷电路板它的主要功能如下:
    · 四路模拟视频信号输入,可任意选择一路进行采样和压缩编码;
    · 一路音频信号的编码与解码;
    · 通过局域网向监控中心传送视频编码数据和音频编码数据,并接收监控中心传送的音频编码数据;
    · 通过RS-232接口向摄像头的云台控制器发出控制指令;
    · 通过EPLD的并行口接收用户报警信号,并通过局域网传送到监控中心。
    监控中心是整个视频监控系统的中枢,它的主要功能如下:
    · 通过局域网向前端机发送用户控制指令,如前端机的选择、视频通道的选择、调节图像参数包括帧速率、码流量的大小、色度、亮度、饱和度和对比度 、声音编码音量的大小等;
    · 接收多路前端机的视频编码数据,保存在本地硬盘上,同时进行解码,并显示多路解码图像;
    · 向远程用户转发当前视频编码数据,或者传送存盘图像数据。
    客户端是提供一个用户操作的界面。本地用户可以直接在监控中心的服务器上使用;而远程用户则有另一套操作界面可使用的功能比本地用户少,但是它可以让异地用户通过Internet或者电话线获得本地的视频信息。
    该系统还具有很好的扩展性能。对于几百甚至上千个监控点的大型监控场所,可以采用多级级联的方式,即在前端机和监控中心之间,加上一级或者多级区域服务器,每个区域服务器可以管理十几至几十个监控点,他们分担监控中心的工作,并接受监控中心的控制。
    2 前端机的硬件设计与各模块的功能
    本嵌入式视频监控系统的硬件开发工作主要集中在嵌入式前端机的硬件设计和调试上。
    前端机是一个嵌入式系统,硬件结构比较复杂,其总体结构如图2所示。主要包含嵌入式CPU、EPLD、视频模数转换芯片、视频压缩编码芯片、音频编码解码芯片、音频模数与数模转换芯片、以太网控制器、数据缓冲存储器、网络收发器、Flash ROM、RAM、多种电源芯片和时钟芯片等。这些芯片按照各自的功能分别组合,构成了几大模块,它们分别是:CPU模块、电源时钟模块、控制模块、视频采集编码模块、音频采集编解码及模拟输入输出模块和网络模块。
    CPU模块是所有硬件模块的核心,主要包括嵌入式CPU芯片,两片RAM和两片Flash ROM。一片Flash ROM存放了整个硬件的监视系统,也叫ROM Monitor。当系统上电后,CPU从中调入程序进行整个系统硬件的自检和初始化配置,并为用户提供一个简单操作环境。pcb抄板当系统发生故障时,可以通过它来读取CPU主要寄存器的状态,从而找出故障原因。另一片Flash ROM用来存放用户的应用程序。当整个系统通过自检后CPU将用户的应用程序读入RAM中执行。CPU通过PCI总线与视频压缩编码芯片与以太网控制器连接,对它们进行调度和数据的收发。CPU还提供了两个串口,其中一个与普通电脑的串口连接,通过Windows下的超级终端,可以让用户对整个系统进行监测和调试;另一个串口则用于控制摄像头云台。

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