[doc格式] D1分辨率的嵌入式视频监控设备的设计

[doc格式] D1分辨率的嵌入式视频监控设备的设计 D1分辨率的嵌入式视频监控设备的设计 ? l85O? 计算机测量与控制.2008.16(12) ComputerMeasurement&Control控制:技术 4598(2008)12—1850—03中图分类号:TP37.TP316 文章编号:1671— 文献标识码:A 一 种full-D1分辨率的嵌入式视频监控设备的设计 李豫东一,任建岳,金龙旭 (1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘要:提出,种full—D1(704X576)分辨率的嵌入式视频监控设备的设计;以工业级32一bit嵌入式处理器,ASIC视频编码器为 硬件平台,嵌入式linuxv3.0为软件平台;视频压缩 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 为MPEG--4,在linux软件环境下设计了视频编码器的驱动程序,视频数据的 流媒体传输程序;实验证明,该 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 满足了高清视频监控的需要. 关键词:嵌入式;视频监控设备;full—D1分辨率;IME6400驱动程序;流媒体; DesignofEmbeddedNetworkSurveillanceDevice withFull—D1Resolution LiYudong,,RenJianyue,JinLongxu (1_ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics, ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China; 2.GraduateInstituteofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China) Abstract:AdesignOfembeddednetworksurveillancedeviceisputforward,whichcanreachFull—D1Resolution.Thehardware platformiSbasedon32一 bitembeddedprocessorandAISCofvideoencoder.ThesoftwareplatformiSformedwith1inuxv3.0.MPEG一4 isusedastheencodingstandard.Onthefoundationoflinuxoperatingsystem,thevideoencoderdriverandstreammediatransmissionpro cedurearedeveloped.Itisprovedthatthedesignsatifytheneedofhighdefinitionnetworksurveillance. Keywords:embedded;networksurveillancedevice;full—D1resolution;IM E6400driver;streammedia 0引言 嵌入式视频监控设备是一种基于以太网的图像采集与传输 装置.采用嵌入式CPU,嵌入式操作系统和视音频数据压缩 技术,不仅能在本地局域网传送实时图像,还可在广域网或者 国际互连网上传送图像.嵌入式设备在Internet上实时传输视 音频信号要求低码率与高压缩比,MPEG一4压缩标准满足了 这一需求,它按图像中的对象分别进行帧内和帧间编码,并允 许对不同对象之间灵活分配码率.采用MPEG--4压缩技术兼 容性好,对数据的损失少. 目前的视频监控设备的分辨率大多是CIF的(352×288). 在交通,工业监控,医疗手术等领域,CIF的分辨率是不够 的,需要ful}一D1(4CIF,704×576)的分辨率,且要求监控 设备的分辨率能自动适应不同的带宽:250—500kbit带宽时 1CIF,适用在企业和单位ADSL宽带监控;1.2—2Mbit带宽 适用于专网或局域网,实现高清晰(full—D1)视频监控_13; 针对以上需求,本文提出了一种full—D1分辨率视频监控设 备的软硬件设计方案. 1硬件设计 图1所示为系统的硬件结构,视频A/D采用SAA7114H, MPEG一4编码芯片采用IME6400,处理器为MPC8245,外部 收稿目期:2008—05—13;修回日期:2008—06—10. 基金项目:863计划基金资助项目(863—2—5—1—13B). 作者简介:李豫东(1982一),男,博士研究生,主要从事嵌入式 系统与图像处理方向的研究. 中华测控网 chinamca.corn 接64MSDRAM用作系统的内存,64MFLASH用作系统的程 序存储器,通过DMg000扩展10/100M自适应以太网接口. 系统工作时,首先通过视频A/D将CCD摄像头输入的PAL 制式模拟视频信号转换成标准的数字视频信号(ITu一601格 式),同理将音频输入也转换为数字信号;然后MPEG音视频 编码芯片对这些数据进行压缩处理,形成标准的多媒体数据流 (AVI格式);系统的处理器提取压缩后的数据,打包生成 RTP流媒体数据包,再由UDP传输 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 进行网络传输,在局 域网上的监控终端使用客户端软件就可以直接进行监控.监控 终端可以通过网络向监控设备发送控制命令,使设备进行相应 调整. 图1系统的硬件结构 1.1SAA7lJ4H与IME64O0的硬件连接 SAA7114H采样支持4:2:2,4:2:0,4:1:1,4: 1:0(YUV信号的比例)格式,A/D采样转换精度达到9bit. 能将PAL,NTSC和SECAM信号解码及模数变换得到符合 第12期李豫东,等:一种fullD1分辨率的嵌入式视频监控设备的设计?1851? ITU一601或ITU一656的数字电视信号.芯片通过I.c接口 进行初始化设置,直接读写内部的寄存器,完成对芯片的实时 控制[2].IME6400用以生成MPEG4数据流,视频流的画面 最大可达720X480(30帧/S,NTSC)或者720X576(25帧/ S,PAI),内部集成了32bitRISC处理器硬核,并带有 DSP图像压缩引擎,外接128M字节的SDRAM作为缓存,具 有外部ROM启动与从CPU下载程序两种启动方式;将它的 HOST接口与CPU连接,并作为CPU的一个外部设备. 视频采样部分的数字视频格式采用ITU一6O1(YUV比 例为4:2:2),视频输入利用SAA7114H的AI?(PIN20) 作为BNc/RcA输入脚,All2,AI22作为sVIDE0输入 脚.ImagePort作为视频输出端口.SAA7114H与IME6400 的硬件连接如图2所示,IME6400的像素时钟Pclk与 SAA7114H的时钟参考输m信号ICIK连接,场同步信号 vsync和行同步信号hsync分别与SAA7114H的垂直参考输出 IGPV和水平参考输出IGPH连接,奇偶场数据指示信号field 与IGP0连接,数据有效指示信号dvalid与IDQ连接; SAA7114H的ImageportIPP[7:0]与扩展输出口HPP [7:o]合并作为数字视频数据的输出端口D]. SAA7114HIME6400 ICLKPelk ICPV lGPHhsyne IGPOeld IDQdvalid HPP(7:0jVd[15:0】 1PPIT:0】————————————————————_1/ 罔2SAA7114H与IME6400的硬件连接图 1.2IME6400与$3C2440的硬件连接 MPC8250是PowerQUICCII系列处理器,为电信和网络 市场而设计嵌入PowerPC603e内核.MPC8250有两个主要的 组成部分:嵌入的PowerPC内核和通信处理模块(CPM).由 于CPM分担了嵌入式PowerPC核的外围】:作任务,这种双处 理器体系结构功耗要低于传统的体系结构的处理器. MPC8250具有1.5W的低功耗,1二作温度一4O?,1O5?,能 很好满足工业级监控的需要]. MPC825O与IME6400的连接方式采用HoST接口的异步 通信方式.IME6400的HOST接口与MPc825O的通用扩展接 口的硬件连接图如图3(其中片选与读/写使能信号通过CPLD 进行逻辑重组). 2软件设计 2.1IME6400的驱动程序 将IME6400定义为Linux系统中一个标准字符设备,为 了便于升级和修改,将驱动程序作为一个独立的模块,在系统 启动后再动态加载到内核中].IME6400设备驱动程序工作 于内核模式,完成对IME6400的初始化,编码数据的动程序包含的功能函数主要有模块人口函数,系统调用函数 和中断服务函数. 模块人口函数即模块加载/卸载的人口点,它向内核注册 和取消注册IME6400设备的驱动程序,提供两个函数:模块 加载函数init— module()和模块卸载函数cleanup—module ().加载函数init—module()向内核注册IME6400驱动程 序,它调用内核函数registerchrdev()获得IME6400设备 的驱动号,将设备登记到相应的设备数组,并返回设备的主驱 动号卸载函数cleanupmodule()仅当模块被卸载时才调 用,它通过调用函数unregister— chrdev(),取消了在init— module()中所完成的注册. IME640O驱动程序模块的使用 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 如下: InsmodIME6400.O//an载驱动程序 Fd=open(“/dev/IME6400”,ORDWR);//打开设备(将 设备当文件操作) close(fd);//关闭设备 rmmodIME6400//卸载驱动程序 埘设备文件的操作就是系统调用,系统调用和设备驱动程 序的关联利用了一个非常关键的数据结构file—operations,编 写完的驱动程序需要在VFS中注册相应的file—operations结 构l6].定义如下: structfile— operations{ int(seek)(structinode*,struetfile*,off_ t,int); int(read)(structinode*,struetfile*,char,int); int(write)(structinode*,structfile*,off— t,int); int(readdir)(structinode*,struetfile*,structdirent*,int); int(select)(struetinode*,structfile*,int,select— table*); int(*ioct1)(structinode*,structfile*,unsignedint,unsigned long); int(mmap)(structinode*,stmetfile*,structvm, area — struct *); int(open)(structinode*,structfile*); int(release)(structinode*,struetfile*); int(*fsyne)(struetinode*,structfile*); 中华测控网 chinamca.com ? 1852?计算机测量与控制第16卷 int(*fasync)(structinode*,structfile*,int); int(check— media— change)(structinode*,structfile*) ,; 结构的每个成员都对应着一个系统调用,系统调用通过设 备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序,然后读取这个数 据结构对应的函数指针,接着就把控制权交给该函数.内核通 过系统调用来访问设备驱动程序所提供的功能函数,这些功能 函数包括:(1)open:由函数IME6400一open实现,主要完 成初始化工作.(2)release:由函数IME6400一release实现, 作用与open正好相反,在最后一次关闭操作时关闭设备.(3) read:由函数6400fifo—read实现,将数据从用户空间写到内 核空间.(4)write:由函数6400fifowrite实现,将数据从 内核空间读到用户空间.(5)ioctl方法:由函数IME6400一 ioctl实现,提供了一种对设备进行I/0控制的方法.中断服 务程序由函数IME6400一int—handle实现,用于响应编解码 数据输人输出的中断,完成视频数据的读写.将南专 门的流媒体技术负责向用户连续,实时地发送,当多媒体数据 在客户终端上播放时,文件的剩余部分将继续从流媒体服务器 下载.这些就是流媒体技术的优势,也使其成为视频会议,IP 电话等应用场合的技术基础.选择实时传输协议RTP视频流 传输.RTP(Real—timeTransportProtoco1)是在Internet上 的一种流媒体协议,利用它能够在一对一(unicast,单播)或 者一对多(muhicast,多播)的网络环境中实现传流媒体数据 的实时传输.RTP使用UDP来进行多媒体数据的传输,整个 RTP协议由两个密切相关的部分组成:RTP数据协议和RTP 控制协议,RTP能够提供多方流媒体数据高效率传输,同时 亦对多方用户连接建立,网络状况实时侦测,用户管理,网络 异常处理等有很好的支持8]. 下载最新的jrtplib3.1b.tar.bz2源码包,然后进行安 装.执行的步骤如下: $bzip2一dcJrtplib一3.1b.tar.bz2Itarxvf一//解 压缩 $./configure//进行配置 $make//编译 $makeinstall//安装 2.2.2代码实现 使用JRTPLIB软件开发包发送流媒体传输的部分代码如下: /*初始化本地RTP对象,指定本地通信端口号*/ RTPSessionsess; intstatus; char*msg; 中华测控网 chinamca.corn sess.Create(5000); msg—RTPGetErrorStrmg(status);//如果创建过程失败,则进入 异常处理 printf(“ErrorString:s\\n”,msg); /*设置目的地址,IP为192.168.0.1,通信端口5000*/ unsignedlongaddr=ntohl(inet— addr(“192.168.0.1”)); sess.AddDestination(addr,5000); /*发送RTP图像数据包*/ charbufferE4096]; sess.SendPacket(buffer,strlen(buffer));//参数1为数据,参数2 为数据长度 监控终端部分代码如下: /*接受RTP数据*/ status—sess.PollData(): if(sess.GotoFirstSourceWithData()){//检索RTP数据源 do{ RTPPacket*packet;//获取RTP数据报 while((packet—sess.GetNextPacket())!一NULL) { printf(“Gotpacket!\\n”); deletepacket;//删除RTP数据报 )while(sess.GOtONextSourceWithData()); 3结束语 实测结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:在网络带宽为1.5,2Mbit情况下,传输 CIF尺寸视频图像帧率可达到30fps,传输保持稳定且数据不 出错;传输full—D1尺寸视频图像帧率在20fps,数据有丢包 现象,当调整为15fps时传输基本保持稳定在网络带宽为1 , 1.5Mbit情况下,传输CIF尺寸视频图像帧率可达到20fps, 数据有偶尔丢包现象.此嵌人式视频监控设备的设计方案可基 本满足目前高端视频监控市场的需要,如果在压缩编码方面进 一 步改进将获得广泛的应用. 参考文献: [1tMrakM,GrgicM,GrgicS.ScalablevideocodinginNetworkap— pliation[A].Video/ImageProcessingandMultimediaCommuniea— tions4thEURASIP——IEEERegion8InternationalSymposiumon VIPromComEc].2002. 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