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基于QL202B的网络摄像机设计

作　者: 陈涛
导　师: 黄孝建
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 网络摄像机 QL202B ARM μClinux
分类号: TN948.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着嵌入式系统,视频/音频压缩技术,网络实时传输技术的发展,视频监控系统从原始的模拟监控系统发展到基于嵌入式技术的网络视频监控系统。基于嵌入式技术的网络视频监控系统具有网络化,数字化的特点,代表着视频监控系统发展的方向。基于嵌入式技术的网络视频监控系统核心是网络摄像机。本文围绕网络摄像机的设计和实现,提出一种基于专业H.264压缩芯片QL202B的硬件设计方案,集成ARM9处理器,支持μClinux操作系统,内置了10/100M MAC。采用CMOS数字图像传感器MT9D111采集视频数据,以BT.656格式编码压缩,封装发送到以太网上。该网络摄像机集视频图像编码、视频图像预处理以及网络传输控制等功能于一体,集成度高,可靠性好,便于设计开发,可扩展性强,成本较低。论文围绕基于QL202B的网络摄像机系统设计,分为三个部分。第一部分介绍了当今实现网络摄像机系统的主要方法和应用,概述了网络摄像机系统设计的一般方法,详细描述了基于QL202B的网络摄像机系统的结构。第二部分进行了系统需求分析以及各功能模块的设计和具体实现,包括主处理器、视频采集模块、SDRAM与Flash存储模块、以太网模块等。第三部分简要介绍了网络摄像机系统的软件开发平台。本系统采用QL202B这款适合在网络上传输H.264视频流的SoC平台,设计的网络摄像机整合度高,系统结构简单,易于扩展,成本低。采用μClinux作为嵌入式操作系统,源代码开放,便于硬件驱动程序和系统应用程序的移植,可大大减少开发周期。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章引言  9-16
  1.1 视频监控系统发展历史及现状  9-11
    1.1.1 第一代模拟图像监控  10
    1.1.2 第二代基于PC技术的监控  10
    1.1.3 第三代基于嵌入式的网络监控  10-11
  1.2 课题的目的、意义和必要性  11-12
  1.3 视频图像编码标准  12-14
  1.4 工作内容及论文结构  14-16
第二章嵌入式系统  16-24
  2.1 嵌入式系统的定义及发展史  16
  2.2 嵌入式系统的特点  16-17
  2.3 嵌入式系统的体系结构  17-18
  2.4 嵌入式系统硬件的组成  18-19
  2.5 ARM处理器系列  19-22
  2.6 Linux作为嵌入式操作系统的优势  22-24
第三章系统功能需求和分析  24-32
  3.1 IP Camera的系统结构设计  25
  3.2 各功能模块电路的概要设计  25-32
    3.2.1 QL202B主处理器  26-29
      3.2.1.1 QL202B功能结构  26-27
      3.2.1.2 存储空间映射和启动  27
      3.2.1.3 主控接口单元(HIU)  27-28
      3.2.1.4 串行I/O口(UART)  28-29
    3.2.2 视频采集模块  29-30
    3.2.3 外部存储器  30-31
    3.2.4 网络传输模块  31-32
第四章硬件系统实现  32-47
  4.1 QL202B主处理器模块  32-36
    4.1.1 基于IP核的编解码器  32-33
    4.1.2 基于ASIC芯片的编解码器  33
    4.1.3 H.264专业编解码芯片QL202B  33-36
  4.2 数字图像传感器MT9D111  36-39
  4.3 I2C总线  39-41
  4.4 系统存储电路模块  41-45
  4.5 网络电路  45-46
    4.5.1 以太网802.3协议中的MAC层  45-46
    4.5.2 以太网收发器和QL202B的接口设计  46
  4.6 其它电路模块  46-47
第五章系统软件设计  47-51
  5.1 软件开发环境的搭建  47-48
  5.2 系统工作流程  48-49
  5.3 QL202B芯片性能测试结果  49-51
第六章结论  51-53
  6.1 工作总结  51
  6.2 进一步的工作  51-53
参考文献  53-54
致谢  54

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