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基于3G网络的嵌入式视频采集平台设计与实现

作　者: 时阳
导　师: 张英瑶
学　校: 郑州大学
专　业: 计算机技术
关键词: 第三代移动通讯技术嵌入式视频采集 ARM DSP
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着国民生产水平的不断提高,以及微电子、计算机、通信等技术的不断进步,视频图像采集技术得到了快速发展,被广泛应用到国防、娱乐、安防、机器视觉等领域。本课题研究的视频监控系统对于提高人身及财产的安全方面具有重要的社会意义,随着其该技术的日益成熟,其应用范围得到了不断的拓展。由于有线组网的视频监控系统由于缺乏移动性,在某些必需使用无线监控技术才能实现的场合无法得到实际的应用,如：车载监控、野外工业现场等,因此需要使用无线监控技术弥补其应用领域的空白。目前,无线视频监控系统多采用GPRS、CDMA通信技术,受到信道带宽等技术限制,图像的质量与系统传输时延不能令人满意。3G(第三代移动通讯技术)技术的出现与逐渐推广,促使了视频监控和移动通信的深度融合,为无线视频监控系统的技术发展带来了新的契机,改善了原有采用GPRS. CDMA视频监控技术的不足。本文以某远程水井监控系统为技术背景,设计了一种适用于工业现场的视频采集平台。该平台采用ARM+DSP技术作为图像压缩及外设接口的处理核心,其中DSP主要用于视频压缩,ARM用于信道的二次压缩和外接传感器；该平台还具有USB、PCMCIA接口,8路复合视频输入接口,可外接USB及PCMCIA接口的3G无线网卡,由于该平台主要采用嵌入式Linux操作系统,这使得成熟的网络协议簇很方便的接入以太网。论文最终完成了该平台的硬件设计及嵌入式Linux操作系统的移植工作。实验采用USB接口的WCDMA网卡,使用PPP协议拨号接入以太网；终端采用VC++6.0编写了基于C/S模型的数据采集程序。试验表明,该平台可采用时分复用的方式完成8路视频采集、压缩及传感器数据的采集。本课题的平台采用嵌入式技术设计,具有丰富的传感器接口、低功耗、高可靠等特点,比较适合应用于工业领域；同时,经过二次开发平台可方便的应用于其它无线监控场合,具有良好的经济意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题项目背景  9-10
  1.2 嵌入式视频采集平台系统组成  10-11
  1.3 嵌入式视频采集平台国内外发展现状  11-14
    1.3.1 视频监控系统的技术发展  11-12
    1.3.2 视频监控系统的国内外发展现状  12-14
  1.4 课题研究思路  14-15
  1.5 课题意义  15
  1.6 课题研究内容安排  15-16
2 平台总体设计方案  16-22
  2.1 平台的设计目标  16
  2.2 平台的硬件电路各模块选型  16-18
    2.2.1 面阵CCD摄像单元  16
    2.2.2 模拟视频编码单元  16-17
    2.2.3 视频采集与处理单元  17-18
  2.3 平台的硬件电路总体构成及工作流程  18-20
  2.4 平台的软件总体构成  20-22
    2.4.1 平台主要软件方案的选定  20-21
    2.4.2 系统软件架构  21-22
3 系统硬件单元设计  22-39
  3.1 视频编码单元硬件电路设计  22-26
    3.1.1 视频编码基本原理  22
    3.1.2 视频编码单元电路设计  22-26
  3.2 系统电源模块的设计  26-27
  3.3 DSP部分的硬件电路设计  27-30
    3.3.1 TMS320DM642存储电路的设计  27-29
    3.3.2 TMS320DM642视频采集接口的设计  29
    3.3.3 AT91SAM9263与TMS320DM642 HPI接口设计  29-30
  3.4 ARM部分核心电路设计  30-39
    3.4.1 AT91SAM9263微控制器  30-31
    3.4.2 AT91 SAM9263时钟电路  31
    3.4.3 AT91SAM9263复位电路  31-32
    3.4.4 AT91SAM9263 JTAG接口电路  32
    3.4.5 AT91SAM9263存储系统设计  32-35
    3.4.6 3G网卡接口设计  35-36
    3.4.7 CAN总线接口设计  36-37
    3.4.8 RS485总线接口设计  37-38
    3.4.9 TFT液晶控制电路设计  38-39
4 系统软件设计  39-58
  4.1 嵌入式LINUX在AT91SAM9263平台上的移植  39-46
    4.1.1 AT91SAM9263平台的交叉编译环境  39-41
    4.1.2 AT91Bootstarp程序设计  41-43
    4.1.3 Linux内核在AT91SAM9263平台移植  43-44
    4.1.4 定制平台文件系统  44-46
  4.2 DSP程序设计与HPI接口通信流程  46-48
    4.2.1 TMS320DM642程序设计  46-47
    4.2.2 TMS320DM642与AT91 SAM9263的通信流程  47-48
  4.3 AT91SAM9263 TWI总线驱动程序的设计  48-51
    4.3.1 AT91 SAM9263 TWI总线规范  48-49
    4.3.2 AT91SAM9263 TwI主机接口操作模式  49
    4.3.3 AT91 SAM9263 TWI总线描述  49-50
    4.3.4 SAA7111的关键寄存器设置  50-51
  4.4 AT91SAM9263视频流接口驱动程序  51-58
    4.4.1 Linux设备驱动的基本原理  51-53
    4.4.2 HPI接口设备驱动的实现  53-56
    4.4.3 使用PPP协议实现3G网卡接入网络  56-58
5 系统调试  58-65
  5.1 统硬件电路调试  58-62
    5.1.1 PCB检测与调试  58-60
    5.1.2 DSP最小系统电路调试  60-61
    5.1.3 ARM部分最小系统调试  61
    5.1.4 固化Linux操作系统  61-62
  5.2 件联合调试  62-63
    5.2.1 测试软件USB host接口  62
    5.2.2 测试软件USB 3G网卡  62-63
  5.3 测试结果  63-65
6 结论  65-67
参考文献  67-69
个人简历  69-70
致谢  70

基于3G网络的嵌入式视频采集平台设计与实现

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