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基于S3C6410和WinCE的嵌入式数字视频监控系统设计

作　者: 杨振
导　师: 徐爱钧; 赵小苏
学　校: 长江大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 视频监控嵌入式 S3C6410 WinCE H.264
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 353次
引　用: 2次
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内容摘要

人类通过视觉获得的图像信息在人们从外界获得的信息量中所占的比例超过70%,是人类从外部物质世界获得信息最主要的来源。由图像所提供的信息量和信息的准确程度,是语言和文字描述远远不能达到的。视频监控系统因其所提供的图像信息具有直观、生动、丰富、准确等特点,在现代社会中得到了广泛的应用,给人们的工作和生活带来了极大的便利。随着视频监控系统应用越来越广泛,人们对视频监控系统功能的要求越来越高。然而传统的视频监控系统存在着很大的局限性,如结构复杂、稳定性不高、价格昂贵而且传输距离受限等。嵌入式系统是以应用为中心,以计算机为基础,软硬件可裁剪的专用计算机系统,适用于对功能、成本、体积、可靠性、功耗有特殊要求的场合。近年来,随着各种嵌入式微处理器和嵌入式操作系统的不断发展和完善,嵌入式设备的功能越来越强大,被广泛应用与工业制造、过程控制、网络通讯、仪器仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备以及消费类电子产品等各个领域。随着视频监控系统不断向数字化、集成化、网络化、智能化的方向发展,基于嵌入式技术的视频监控技术作为一种先进的、廉价的视频监控技术,为视频监控设备的开发提供了一种全新解决方案。与采用集总式架构的传统视频监控系统相比,基于嵌入式技术的网络视频监控系统有许多优势：完全的数字化,直接从摄像机输出经过处理的数字化视频数据；采用分布式架构,结构更加合理,扩展功能比较容易；智能化和网络化功能强大,嵌入在摄像机内部的微处理器和操作系统使摄像机具有强大的数据处理和网络通信能力；数据安全,可对采集到的视频信号进行加密处理,还可以在视频信息中加入数字水印,保证其安全性。本文结合嵌入式技术、图像处理技术和无线传输技术设计一种体积小巧、成本低廉、稳定性好的嵌入式数字视频监控系统。本系统采用S3C6410微处理器作为控制核心,Windows CE6.0为操作系统,使用USB摄像头采集图像数据,利用S3C6410内部集成的多媒体编解码单元进行H.264格式编码压缩,并利用无线网络进行视频数据传输,管理人员可在接收端通过客户端软件查看接收到的视频。本课题需要完成以下工作：(1)搭建硬件平台,为了加快研发进度,本课题的硬件平台采用核心板与底板分离的形式,选用广州友善之臂计算机有限公司生产的基S3C6410处理器的Tiny6410核心板,通过在底板上扩展串口USB接口、SD卡接口等开发调试必要接口来搭建系统的硬件平台。图像采集模块选用集成中星微301PLUS主控芯片的USB摄像头,无线传输模块使用基于Ralink2070芯片USB无线网卡,安装和维护都十分方便。(2)研究Windows CE6.0操作系统的工作原理,在三星公司提供的参考BSP的基础上开发针对本课题目标硬件平台板级支持包,将Windows CE6.0操作系统移植到目标硬件平台,并完成相关硬件设备驱动程序的设计。(3)分析Windows CE6.0操作系统的流接口驱动程序模型及其USB系统软件架构,实现驱动程序的入口点函数和流接口函数,完成USB摄像头驱动程序的开发。(4)分析Platform Builder6.0的目录结构和使用Platform Builder6.0定制WindowsCE6.0操作系统的方法和流程。根据课题的需要选择相应的组件,定制符合要求的专用操作系统。将编译生成的操作系统的映像文件写入目标硬件平台的Flash存储器,启动系统测试操作系统和硬件平台的兼容性和稳定性。(5)深入研究S3C6410处理器内部多格式编解码器的工作原理,参考三星公司提供的H.264编码驱动程序,完成服务器端视频采集、编码与传输模块的软件开发。(6)完成客户端视频数据接收、解码和显示软件的设计。在实际测试过程中,在50米内的空旷环境中,当分辨率选择640*480、帧率选择25时,客户端仍可接收并显示出较为流畅的视频画面,实际接收帧率仍在25帧左右,可以满足视频监控系统的要求。在有墙壁等障碍物阻隔的情况下,系统的性能有所下降,丢包率增多,实际接收帧率在20帧左右,基本达到预期的目标,可以满足普通家庭和小型企业等对视频监控设备性能要求不太高但对成本比较敏感的用户的要求。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 课题的研究背景与意义  11-13
  1.2 课题研究的现状  13
  1.3 本论文的主要工作及内容安排  13-15
第2章系统总体方案设计  15-23
  2.1 系统总体框架  15
  2.2 各模块简介  15-19
  2.3 硬件平台搭建  19-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 WinCE下BSP与驱动程序开发  23-40
  3.1 BSP的组成  23-28
  3.2 WinCE下USB设备驱动程序开发  28-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章 WinCE操作系统的定制  40-50
  4.1 WinCE操作系统介绍  40-41
  4.2 WinCE操作系统的层次结构  41-42
  4.3 Platform Builder介绍  42-47
  4.4 WinCE映像的创建过程  47-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章视频采集与传输系统应用程序开发  50-71
  5.1 H.264简介  50-51
  5.2 无线局域网介绍  51-52
  5.3 TCP/IP协议和套接字  52-53
  5.4 ARM服务器端软件设计  53-60
  5.5 客户端程序设计  60-66
  5.6 系统整体性能测试  66-70
  5.7 本章小结  70-71
第6章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 展望  72-73
附录  73-92
致谢  92-93
参考文献  93-96
个人简介  96-97

基于S3C6410和WinCE的嵌入式数字视频监控系统设计

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