《基于Linux嵌入式网络视频监控系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Linux嵌入式网络视频监控系统.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、!#$%&$()*&+,实用案例!基于!#$%的嵌入式网络视频监控系统研究与设计&()*+,)#-.(/#01 234-5670*8 9-0:0#60*#/;(63=)(-0#!#$%郝卫东-李-静-（桂林电子科技大学 机电工程学院 广西桂林./011/）摘!要：摘!要：网络视频监控已经在嵌入式领域得到了发展，但目前视频监控硬件设施比较昂贵，不能普遍使用。本文提出了一种以!234 处理器为开发硬件平台和嵌入式 5$)67 系统为软件开发环境的新方法，采用中星微8%910 摄像头作为视频前端采集，利用:*;,?服务器，用户可以通过浏览器进行远端访问。该系统实现了局域网的环境监控，开发成本低，使用
2、方便而且性能高。关键词：关键词：嵌入式 视频采集,?服务器 视频监控 浏览器0-引言随着嵌入式处理器和开源 5$)67 系统的广泛应用，网络视频监控向着嵌入式方向发展已经成为一种趋势。目前已经在该领域得到了初步发展，但是由于前端监控系统的硬件设施昂贵，成本较高，不能普便使用。低廉的设备又不能满足用户的动态可视化以及稳定性和可靠性的要求。针对用户的需求，本论文设计了低成本高效能的方案，运用当前的网络技术、视频压缩技术和嵌入式技术等设计基于嵌入式 5$)67 系统的网络视频监控系统。该系统以嵌入式 5$)67 系统和嵌入式控制器9*A/01 为核心平台，在这个平台上建立 B,?服务器和视频服务器。
3、利用:*;,?服务器和客户端以及实现通信的通道组成。系统的设计采用模块化设计，本系统由嵌入式系统模块、视频采集模块、网络通信模块和客户端组成。各个模块之间的关系如图 0 所示。图 0-系统整体结构框图嵌入式处理器 9*A/01 是一款基于!234A1:内核的 0J9A 位 2=*微处理器。内部带有全性能的33C（内存处理单元），它适用于设计移动手持设备类产品，具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性0。该处理器集成了 J/3 K2!3、J/3 L&)MN#&+O、03 D(N#&+O、2E P/.网卡、音频输入与输出、CD Q(+、CD+#&H,、标准串口、K 卡插座等。用户可以将代码存
4、放在 L!LK N#&+O 中，并从 L!LK N#&+O 启动。内置的 L!LK N#&+O 将访问控制端口，并将引导代码（H$H$）自动加载到内部 2!3 运行，之后 2!3 中的引导代码将操作系统内核映像（8=R&S,）以及根文件系统加载到 2!3 并运行A。9-系统软件的设计实现!#视频采集模块实现!#视频采集模块实现5$)67 内核驱动里面已经支持了诸如(H.00 芯片的!#$年 第$期计 算 机 系 统 应 用实用案例!#$%&$()*&+,!摄像头，但是这些摄像头采集的效果不好。本系统采用中星微-%./.0 芯片的摄像头，该摄像头采用%1(+传感器，价格低廉，性能高，2+3 接口
5、协议灵活，同时具有同步和异步数据传输，兼容性好，而且提供了良好的图像处理及对外接口功能。目前#$)24 驱动里面不支持该类芯片的驱动。为了使摄像头能够在系统中工作，需要加载该驱动。驱动的下载地址 5：6 6 1475&89:;8,:;86+%&%56。系统#$)24 内核版本使用的是#$)24?:00，需要下载?:版本的内核补丁。然后对内核进行打补丁，这样内核就支持该芯片的驱动。在 ABC 摄像头被驱动后，只需要再编写视频采集的应用程序就可以了，视频图像的采集是通过 D$9,7(EF$)24 实现的。视频采集程序的流程如图?所示。图?G 视频采集程序的流程D$9,(EF$)24 是 F$)24
6、 中关于视频设备的内核驱动，它为针对视频设备的应用程序编程提供一系列接口函数。在视频采集中，应用程序首先通过(,)（）函数打开视频采集设备并返回一个文件描述符号，这个文件描述符就代表了捕获的设备硬件。成功开启设备档后，调用$(%#（）取的设备文件的相关信息，并且将取的信息放到 H$9,(%&3$#$I 结构中，同样调用$(%#（）将视频窗口信息放到 H$9,($%28,结构中。视频设备的关闭通过%#(+,（）函数实现的。通过这些函数，可容易打开、读写、关闭等基本操作。!#网络通信模块实现!#网络通信模块实现网络通信模块负责将摄像头采集的视频图像数据通过网络传输到远端计算机。监控系统在实现方式上
7、采用了“浏览器 J 服务器”结构，即在视频采集端建立嵌入式 K,3 服务器，在客户端的 K,3 浏览器上输入 L地址就能接收到从服务器端传过来的视频信息，它包括嵌入式 K,3 服务器设计和视频应用程序的开发。/:?:0 嵌入式 K,3 服务器设计K,3 服务器和客户端的浏览器是通过超文本传送协议 MNN 进行通信的/。其工作原理大致可分为三个步骤，第一步，K,3 浏览器向一个特定的服务器发出 K,3 页面请求；第二步，K,3 服务器接收到 K,3 页面请求后，寻找所请求的 K,3 页面，并将所请求的K,3 页面传送给 K,3 浏览器；第三步，K,3 服务器接收到所请求的 K,3 页面，并将它显
8、示出来。K,3 服务器工作原理如图/所示。图/G K,3 服务器工作流程图嵌入式 K,3 服务器是移植 K,3 服务器到嵌入式领域的一种服务器，。它仍然是以 N*6 L 为底层的通信协议E。嵌入式 K,3 服务器简化了系统结构，将信息采集和信息发布都继承到嵌入式设备中，具有标准的接口形式和通信协议，内嵌的 K,3 服务器同样可以基于浏览器方式的操作和控制界面。目前嵌入式领域中最典型的 K,3 服务器有 3(&和 59。C(&是一个非常小巧的 K,3 服务器，可执行代码只有约.=C，占用系统的资源少，而且速度快和安全性能好 T P%JU 改成*T&81 J#$)24 JP%JU 就可以了。然后进
9、行编译，把生成的 3(&应用程序下载到开发板上#$)24系统中的6 3$)目录下，让 3(&在系统启动时候自动运行，这样在开发板上就移植了 3(&服务器。/:?:?网络视频应用开发视频信息通过摄像头采集到的图像需要通过网络传送另一端通过浏览器显示出来，因而网络视频应用的开发包含视频服务器端程序设计和客户端程序!计 算 机 系 统 应 用#$年 第$期!#$%&$()*&+,实用案例!设计。（-）视频服务器端程序设计视频服务器端工作主要是与客户端建立连接，并根据客户端用户的指令，调用相应的函数处理客户端的控制要求。服务器端程序由*语言开发。主程序的设计首先初始化监控设备的数据结构，包括采集模式、
10、显示模式和端口初始化设置等，初始化并分配内存并以可读写的方式打开视频设备。然后系统创建了一个./&0 线程，./&0 函数通过调用 12#3/&0（）采集图像并传输到缓冲区。然后创建一个 4(%5,对象并监听，然后用!%,方法监听是否有客户端的连接请求。如果没有客户端连接则进程阻塞，继续监听，当有客户端连接请求则创建一个新的 4(%5,对象，然后启动视频服务线程+,/1$%,来与客户端通信。视频服务器工作流程如图 2 所示。图 26 视频服务器工作流程（7）客户端程序设计在本系统中，远程的 8,0 用户查看视频采集的图像信息是通过!#,与视频服务器进行交互的。!9#,是能够在 8,0 网页中运
11、行的应用程序，它具有安全，功能强和跨平台等特性。!#,主要完成视频播放的功能。!#,的程序代码是保存在 8,0 服务器上的，当 8,0 用户通过浏览器请求视频监控要求时，该程序下载到 8,0 用户浏览器上运行。用户通过该程序进行现场动态监控。!9#,程序是由:&1&语言实现的。!#,运行时首先调用$)$（）函数进行一些初始化工作，然后自动调用+&/（）与视频服务器建立连接，将视频图像显示在 8,0 用户的浏览器上。!#$%网页设计!#$%网页设计8,0 网页设计是用;语言设计的。;语言是一种超文本标记语言，它包含了文档数据和显示格式两个部分，其中文档数据是显示在浏览器中数据内容，显示格式则规定
12、了这些内容在浏览器中以格式呈现给用户的。;能够用来表示超文本消息、邮件、文档、超媒体和数据库查询等，以及有内嵌图形的简单结构文档，还有已存在的信息的超文本视图。当用户请求 8,0 网页时，浏览器就把;的数据显示给用户。本系统网页的设计主要是通过?&#,标记的方式将!#,引入到;文档中。在?&#,和?A&#,之间标记一些参数属性。这个标记之间的程序代码设计如下。?&#,%(B,0&+,C D E D&/%F$1,C D:8,0%&GH#&I,/EJ&/D%(B,CD:8,0%&GH#&I,/E%#&+D)&G,C D:8,0%&GH#&I,/D&#$.)C D%,),/D K$BF C DL7M
13、D F,$.F CD 72MD=!N4*OPH$)QW!42 操作系统，浏览器使用的是 X$/,S(W 浏览器，由于服务器端的 8,0 网页包含:&1&控件，默认安装的 X$/,S(W 浏览器不支持:&1&插件，需要安装:&1&环境，让浏览器支持:&1&插件。硬件平台使用的是友善之臂 4L*72-M 板。把本系统制作!#$年 第$期计 算 机 系 统 应 用实用案例!#$%&$()*&+,!出来的内核映象和文件系统映像下载到开发板。把摄像头插入到-./接口以及通过网线把开发板接入到本地局域网。重启开发板，通过终端把开发板 01 设置为本地网址 2324 5674 894 223。运行:,;服务
14、器和视频服务器。客户端通过安装$?,(A 浏览器输入 B：C C2324 5674 894 223C D,;%&EC D,;%&E4 BE#即可实现现场动态的监控。如图 F 所示实现监控本地实验室的情况。图 FG 网络视频监控实现图FG 结论本系统的设计是在以数字信息技术和网络技术发展的前提下，运用当前的嵌入式技术和!HI 技术设计网络视频监控系统，具有一定的创新性。该系统由于采用了高性能的!HI6 处理器和嵌入式 J$)KA 操作系统组合，具有一定的可扩展性，可以通过适当的功能扩展来满足用户更高的要求。此外，可以针对不同的实际应用和硬件平台对 J$)KA 内核进行定制，以满足不同嵌入式平台用
15、户的需要。本系统具有功能强，可靠性高，稳定性好和具有一定的扩展性特点，对嵌入式开发有一定的借鉴意义。参考文献郑灵翔#嵌入式系统设计与应用开发#北京：北京航空航天大学出版社，$%&#$毛德操，胡希明#()*+内核代码情景分析#浙江：浙江大学出版社，$%#,-./.01 2.34560#789:(9.63;./?A/B0C./I.P Q45 BDI4IA3#北京：清华大学出版社，$%$#R赵方鹏，杨建华，等#基于嵌入式 I3KS 的网络视频监控系统#测控技术，$%Q，R（$&）：!RR TRQ#（上接第 Q 页）8/1U48/.64.V6?5（59/A，8FMW=VF，%，%，X5V6?5）；:根
16、据文件内容计算散列值，?AK/N.YIG.是一个文件流，U2K./是存放读文件内容的缓冲区，2*YYBH 是缓冲区的大小ZADH.6D.3?AK/N.YIG.H.6D（U2K./，2*YYCBH）；8/1U4V6?5Z646（5V6?5，U2K./，DH.6D.3，%）；P5IG.（！DH.6D.3 2*YYBH）；I（！8/1U4./I1=IJ364K/.（5V6?5，?IJ364K/.214.?，?IJ364K/.214.?.3，59KGIN_.1，)*，%）I（M.46?4B/A/（）)7BW2FZW=(M)F7*HB）=5AP.?6J.（a文件已被修改a）；拦截数据包；.G?.=5AP
17、.?6J.（a文件没有被修改a）；允许数据包通过防火墙；参考文献Z63I.G;63#ZI?4/IK4.D YI/.P6GG#$%#$朱雁辉#;I3DAP?防火墙与网络封包截获技术#北京：电子工业出版社，$%$：%T$#,北京启明星辰信息技术有限公司#防火墙原理与实用技术#北京：电子工业出版社，$%$：R T$ER#E张云勇，刘锦德#移动 FJ.34 技术#北京：清华大学出版社，$%,：R T$%#R王红，曾广周，林守勋#一种高效的移动 FJ.34 控制机制#计算机工程和应用，$%$，（$）：$R%T$R$#&周健#基于移动代理的网络管理框架研究#计算机应用，$%$，（R）：Eb TR%#QYFH()F88(Z，(7，VF)_=#M.3./IN HAK4I3JB3N6U?KG64IA3（MHB）#HY8$QbE，$%#!计 算 机 系 统 应 用$%b年 第 b期