基于DSP和ARM的远程视频监控系统的设计

第３１卷　第３期　２０１　１年　５用　高师理科学刊　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｆｅａｃｈｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ａｎｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｌｙ　Ｖｏ１．３ｌ　Ｎｏ　３　Ｍａｖ　２０ｌｌ　文章编号：１００７—９８３ｌ（２０１　１）０３—００５２—０３　基于ＤＳＰ和ＡＲＭ的远程视频监控系统的设计　胥伟　，王亮　，王军　（１．中国联通齐齐哈尔市分公司信息化支撑中心，黑龙江齐齐哈尔１６１００３　２．齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江齐齐哈尔１６１００６）　摘要：介绍了一种基于高性￣ｇＤＳＰ和ＡＲＭ９处理器的嵌入式远程视频监控系统，该系统采用了ＴＩ公　司的浮．ａ，，．ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｃ６７１３，完成模拟图像的实时采集和视频图像的实时压缩；采用ＡＲＭ９系列的　ＡＴ９ｌＲＭ９２００处理器芯片完成数据的网络传输与本地存储等服务，介绍了远程视频监控系统的硬　件结构．　关键词：ＤＳＰ；ＡＲＭ；远程视频；监控系统　中图分类号：ＴＰ３９３．０６　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—９８３　１．２０１　１．０３．０１６　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｖｉｄｅｏ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｒｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ＡＲＭ　ＸＵ　Ｗｅｉ　，ＷＡＮＧ　Ｌｉａｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｊｕｎ　（１．ＳｕｐｐｏＳｉｎｇＣｅｎｔｅｒ　ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＱｉｑｉｈａｒＢｒａｎｃｈ　ｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｅｏｍ，Ｑｉｑｉｈａｒ　１６１００３，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｅｌｉｏｏｌ　ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｏｌｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｑｉｈａｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｑｉｈａｒ　１６１００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｖｉｄｅｏ　Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＲＶＭＳ），ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ＡＲＭ９．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｓ　ａ　ＴＩ　ｃｏｍｐａｎｙ　ｌｆｏａｔｉｎｇ－ｐｏｉｎｔ　ＤＳＰ　ＴＭＳ３２０Ｃ６７　１　３，ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｖｉｄｅｏ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ．Ｕｓｉｎｇ　ＡＲＭ９　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ＡＴ９　１　ＲＭ９２００　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｃｈｉｐｓ　ｆｉｎｉｓｈ　ｄａｔａ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｌｏｃａｌ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ，ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｖｉｄｅｏ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＤＳＰ；ＡＲＭ；ｒｅｍｏｔｅ　ｖｉｄｅｏ；ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　视频监控系统是安防系统的重要组成部分，具有很强的应用价值，其直观、方便、信息内容丰富…．随　着视频编懈码、数字信号处理、高性能嵌人式处理器和计算机网络技术的不断发展，嵌人式网络视频监控　系统逐渐走向市场，该系统的主要功能是把监控摄像机采集到的模拟视频信号通过内置的嵌入式视频编码　器转换为数字网络视频流并进行适当的压缩与编码，然后利用以太网将视频图像数据和各种控制信号传输　到监控终端，这样就可以利用终端ＰＣ机强大的图像处理功能对图像做进一步分析和处理．　本文介绍一种基于ＤＳＰ和ＡＲＭ的远程视频监控系统，同传统的模拟监控系统相比，其优势是：设备可　以直接接入以太网，采用开放的ＴＣＰ／ＩＰ协议，不会因为电缆长度过长引起模拟信号的衰减，只要有网络就　可以实现监控，系统接入监控头数目取决于网络带宽和Ｐｃ机的实际信息处理能力　系统的组网成本低，系　统体积质量小，运行维护容易，性能稳定可靠，无需专人管理．　１　系统的总体设计　远程视频监控系统的总体设计是通过嵌入式视频监控模块从摄像头等设备获取原始的视频信号，然后　收稿Ｅｔ期：２０１Ｉ一０１—２０　基金项目：齐齐哈尔大学校级一般项｝｛（２０１０１２３）　作者简介：胥仲（１９７４－），男，黑龙江齐齐哈尔人，　程帅，硕士，从事支撑及牛｝ｊ应视频｝ｆ｛＿＝控系统的研究　

第３期　胥伟，等：基于ＤＳＰ和ＡＲＭ的远程视频监控系统的设计　５３　压缩成ＭＰＥＧ一４视频数据，在通过流媒体服务器　转换成流媒体格式，最后通过以太网接　实时传　送到计算机网络上　．　负责实时监控的客户端通过以太网获得　ＭＰＥＧ一４视频数据，然后利用流媒体视频播放软　件实时解压ＭＰＥＧ～４视频数据，此系统可以在不　改变系统框架的前提下通过进行适当的软件设　置，便可以支持多客户端和多终端的实时监　控．基于ＤＳＰ和ＡＲＭ的远程视频监控系统的基本　结构，见图１．　２视频采集模块硬件设计　圈一工　　１　视频采集模块是整个远程视频监控系统设　图１　基于Ｄｓｐ和ＡＲ３Ｍ￣视频监控系统的基本结构　计的基础，其硬件系统设计要求系统能快速、实时、大数据量地采集和处理视频图像数据　．本系统的中　央处理器采用的ＤＳＰ　片是美国德克萨斯仪器公司生产的浮点系￣ＪＪＤＳＰ中的ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３．ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３主　要特点是：体系结构采用超长指令字结构，最大处理能力可以达到２　４００　ＭＩＰＳ；拥有二级缓存，４　ＫＢ程序　缓存，４　ＫＢ数据缓存，２５６　ＫＢ额外匹配内存等；３２位外部存储器接口，可无缝连接ＳＲＡＭ，ＥＰＲＯＭ，Ｆｌａｓｈ，　ＳＤＲＡＭ；外设资源丰富，包括ＤＭＡ，ＥＤＭＡ等；工作频率高达２００　ＭＨｚ；完善的Ｃ／Ｃ＋＋编译坏境．模数转换　器：果用荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＳＡＡ７１１１ＡＨＺ低压低功耗视频解码芯片．ＳＡＡ７１ｌ１ＡＨＺ芯片进行视频采集，经过Ｄ／Ａ　后输出标准的ＶＧＡ信号，可以在一般的ＣＲＴ显示器或液晶显示器上显示Ｈ　Ｊ．系统还需要对外部接口逻辑没计、　视频图像采集控制、图像数据存储以及与ＤｓＰ之问的总线切换逻辑进行控制，采用Ａｈｅｒａ公司的ＦＬＥＸＩＯＫ系　￣Ｉ］ＥＰＦ１０Ｋ１０ＡＱＣ２０８现场可编程门阵列器件（ＦＰＧＡ），其硬件结构见图２。　图２视频采集模块硬件结构　其中，视频监控系统按其功能可主要分为２大模块，一个是以ＤＳＰ为核心的视频采集和压缩子模块，另　一个是以ＡＲＭ９处理器为核心的接口子模块，其系统框图见图３．　税频采集模块　Ｉ　ｌ　控制模块　图３基于ＤＳＰ和ＡＲＭ的远程视频监控系统框图　从图２可知，视频图像从摄像头等视频输人设备经过视频模／数（Ａ／Ｄ）采样会产生大量的数字视频图像　数据，系统采用一片容量为５１２　Ｋ×２　Ｂ的ＳＡＲＭ存储器ＩＳ６１ＬＶ５１２１６作高速图像数据缓存，同时还用一片存　储容量为６４　Ｍｂｉｔ、数据宽度为１６位、工作时钟可达ｌ２５　ＭＨｚＩ￣％，ＤＲＡＭ存储￣．ＭＴ４８ＬＣ４Ｍ１６Ａ２，用于外部数　据存储空间的进一步扩展，同时也为ＤｓＰ后续图像进一步处理提供了存储空问．视频采集部分与ＤｓＰ通过三　态门进行总线隔离，系统采用ＦＰＧＡ来控制：：：者之问的总线切换逻辑以及产生其他一　控制信号．同时还要　

５４　高师理科学刊　第３１卷　负责完成对Ａ／Ｄ输出的数字图像数据，如地址总线数据、读写及选通信号的存储　３控制模块硬件设计　系统的控制口模块的处理器采用Ａｔｍｅｌ公司生产的一款ＡＲＭ９系列的ＡＴ９１ＲＭ９２００作为核心控制芯片，　ＡＴ９１ＲＭ９２００是完全围绕ＡＲＭ９２０Ｔ　ＡＲＭ　Ｔｈｕｍｂ处理器构建的系统，拥有丰富的硬件资源及标准的外部接　口，工作主频高达２００　ＭＨｚ，是一款高性能、低功耗、低成本的处理器　．以太网控制器采用ＤＭ９１６１Ｅ，　ＤＭ９１６１Ｅ￣一一￣＇１０／ｌ（）ｏ　Ｍｂｐｓ快速以太网物理层单芯片收发器　，用它作为ＡＲＭ９的外设与其相连，再通过　ＲＪ４５接口与以太网相连，同时采用一个大容量ＩＤＥ硬盘同ＡＲＭ９相连，实现本地必要数据的存储，其硬件结　构见图４．　图４控制模块硬件结构　４系统软件设计　软件由３部分组成，即系统引导加载程序、嵌人式Ｌｉｎｕｘ内核和文件系统．首先搭建交叉编译调试环境，　需要通过在编译时指定ｔａｒｇｅｔ＝ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ，生成适合ＡＲＭ平台的ｂｉｎｕｔｉｌｓ，然后编译生成ＧＣＣ，最后，还需要　编译生成函数库ｇｌｉｂｃ，这样，一个嵌入式ＡＲＭ—ｌｉｎｕｘ下的交叉编译环境就搭建成功　．系统的引导加载程序　通过向ＡＲＭ平台移植Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．１实现　．嵌入式操作系统采用Ｌｉｎｕｘ２．４．２０，开发模式采用宿主开发模式．剪　裁嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核，在即将配置内核目录下执行ｍａｋｅ　ｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ，选中需要的配置选项，内核映像文件Ｉｍａｇｅ　就可以由ｍａｋｅ　ｂｏｏｔ编译生成定制好，通过宿主机的ｎ　服务将制作好的系统内核和文件系统烧写进开发板　的Ｆｌａｓｈ存储器，至此板上可独立运行的操作系统设计就完成了．　５结束语　本文设计了一种基于ＤＳＰ和ＡＲＭ处理器的远程视频监控系统，给出了详细的硬件、软件没计方案和设　计思路，缩短了系统开发周期，降低了系统开发成本．系统具有灵活性、稳定性、低功耗和较高的性价比　等优点，适于商场、超市、宾馆等需要监控的场合，系统的开发具有较高的实用价值和市场前景．　参考文献：　【１】陈峰．Ｂｌａｃｋｆｉｎ系列ＤＳＰ原理与系统设计【Ｍｌ＿北京：电子工业出版社，２００４：１５—２５０　【２】李俊韬．复杂场景下运动目标检测算法【ＪＪ．光电工程，２００４，３１（９）：５３—５７　ｌ３１蔡波．视频实时图像处理系统研究与没￣ｆ１Ｊ］．电子技术应用，２００９，３（２）：８９—９２　【４】朱铭锆，赵勇，甘泉．ＤＳＰ应用系统设计［ＭＩ．ｊｂ京：电子工业出版社，２００３：１６０—３００　ｆ５杜春雷．ＡＲＭ体系结构与编程【５ＪＭｊ．北京：清华大学出版社，２００３：１－６０　【６】莫森．嵌入式视频监控服务硬件的设计与实现ｆＪ１．低压电器，２００６（１２）：１０３—１０６　【７Ｊ欧扬．基于机器视觉的实时视频监控系统设计ｆＪｌ－苏州科技学院学报，２００５（３）：１２１—１２４　［８　Ｊ怀石工作室。Ｌ１ＮＵＸ上的Ｃ编程ＩＩＭ『．北京：中国电力出版社，２０００：１－１００