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[摘要]随着网络传输技术,嵌入式技术,视觉跟踪技术的进一步发展,智能远程视频监控系统正在成为新的热点话题。本文结合嵌入式技术和TCP/IP网络技术,实现了基于嵌入式Linux的远程视频监控系统。
[关键词] Linux嵌入式监控
中图分类号:TK414.3+5 文献标识码:TK 文章编号:1009―914X(2013)31―0605―01
1、引言
作为一个重要的安全工具,基于传统的PC的多媒体网络视频监控系统已被广泛应用于安全监控,生产监控,住宅小区监控等领域。随着人们对减少监控系统的成本,提高系统的可靠性,提高系统的智能程度的需求,智能远程视频监控系统正在成为新的热点话题。本文结合监控系统与计算机控制,图像处理,网络,嵌入式及其他技术创建了智能监控系统的基础平台,从而提高了监控系统的效率和可靠性,并简化操作员的负担,实现简单,方便的网络监控。
2、嵌入式LINUX智能系统的结构
嵌入式监控系统由监控端,抓端,和数据传输组件组成。监控端的责任:接收用户的命令,打包成控制指令,将其发送到探测方,显示探测方发送过来的视频;抓端的责任:收集图像,将其发送到监视端,接收并执行监控端的控制指令,以及执行视觉跟踪;传输组件的责任:在监视端和抓端传输数据,信息传输使用TCP数据包。
系统平台采用三星公司的S32440处理器,该处理器是32位微控制器,处理器内核是ARM920T,该芯片集成了许多常用的接口,如USB接口,DART,SPI,IIC,SD卡,ADC通道和触摸屏幕界面。接口具有广泛的应用范围,可以应用到信息设备,智能手机,工业控制,手持设备,移动终端等领域。S3的C2440有强大的扩展功能,USB接口连接数码相机,把收集到的视频图像数据送入内存缓冲区,GPIO接口作为输入和输出设备,连接相机,串行端口和网络端口,FLASH和SDRAMJTAG端口作为存储设备,JTAG端口被用来将引导程序写入到FLASH存储器。
监控端主机与抓端的关系是M:N,一个监控端机器按照其需求可以监控多个抓端设备,一个抓端设备也可以同时为多个监控端机机器提供服务。这将提高系统的效率和稳定性:一台主机可以同时监控多个监视器收集点;重要的采集点可以同时被多台主机监控。该系统的软件由监控端软件和抓端软件组成。基于监控端操作系统的多样性和软件的可移植性,选择JAVA语言编写监控端程序;抓端软件运行在嵌入式Linux系统中,使用C语言编写。
2.1嵌入式LINUX智能系统的硬件设计
为了提高系统性能,使用两个三星公司的K4S561632C-TC75组成2x32MB的SDRAM。K4S561632C总线宽度是16位,与AMR9连接时,使用两块芯片组成32位的系统总线。如果使用NOR闪存的启动模式,当系统启动时,引导程序的第一阶段代码在NOR闪存芯片中运行,第二阶段代码被复制到RAM,在 RAM中运行,引导程序的第二阶段代码将操作系统复制到RAM中,然后执行操作系统代码;如果使用NANDFLASH启动模型,当系统启动时,第一个4K字节的数据将被自动复制到系统的内部,在RAM中操作,这4K字节的内容是引导程序的第一阶段,之后的操作方式与NOR闪存启动模式类似。因此,当系统运行时,所有的程序和数据与CPU和RAM中的外围设备(主要是在SDRAM)交互,使SDRAM的速度对整个系统的速度有一个重要的影响,S3C2440自身内部RAM不能满足操作系统启动的需求,所以需要扩大内存。系统中的地址范围是0x30000000-0x34000000。
NOR闪存系统选择AMD公司的AM29LU160DB-90EC芯片,芯片的大小为2M,地址范围为 0x0000,0000-0x0020,0000。NOR闪存有一个单独的地址和数据总线,它可以在芯片(XIP)实现,它不需要复制数据到RAM中操作。但是,NOR快闪记忆体是如此昂贵,不适合大规模使用。因此,在系统中,NOR闪存只是用来存储引导程序和启动参数,以确保系统正常启动。
2.2 系统监控端的应用软件设计
监控端机器可以使用目前流行的操作系统:Windows,Linux,Solaris,MacOS操作系统,安装Java虚拟机1.6或更高版本和监控端应用程序。
监控端应用管理者ImageWorker由两个类组成:SupervisionFrame和ImageWorker。前者是用于人机交互,而后者被用来发送接收到的命令和数据。
软件初始化结束后,软件进入初始化完成状态,等待用户的操作,关闭()事件导致系统结束,开始()事件使系统进入监视状态;在监控状态,用户可以完成停止监控,旋转平移,调整对比度和亮度和其他行动,分别对应stop()事件,spin()事件,contrast()事件,bright()事件。stop()事件导致系统回到完成的初始状态,其他事件不会再导致系统状态改变。
在初始化期间,SupervisionFram实例根据配置文件产生多个ImageWorker类实例。当用户点击“开始”按钮,程序会启动这些ImageWorker线程并在后台运行。这些线程在后台与抓端交互(包括控制信息的传输,接收图像),并将接收到的图像发送给SupervisionFrame以显示。
3、系统测试
测试的主要主体是监视端的系统程序和应用程序的运行状态,以及监控端应用的运行效果。测试环境:三个抓端设备直接连接到校园网,一个监测端主机通过串行电缆使用COM1端口与端设备相连接,它们通过同一路由器连接到校园网。
在测试中,监控端主机承担视频监控和测试抓端运行状态的任务:实时测试通过网络监控和COM1端口与之连接的抓端设备的运行状态,或者通过互联网日志测试抓端设备的运行状态。
测试表明,抓端设备的硬件和系统软件,运行正常,应用软件已经启动,并收到了监测端的连接请求。
4、结论
基于TCP/IP网络的嵌入式智能监控系统的研究过程中,本文从理论上分析了系统结构的总体思路,使用一个熟悉的ARM9处理器硬件设计硬件平台,同时详细地分析了如何实现系统软件和应用软件。本文详细介绍了嵌入式监控系统建设的思路和方法,强调的知识是采用TCP/IP网络实现从抓端到监控端的图像传输,系统监控端控制抓端。
参考文献
[1] Sethi SP,Research of Net-Communication with TCP/IP Protocol on Linux,2001.
[2] Cavusgil,S.T.,Sikora,E.:Linux-based TCP/IP Network Communication Programming 2006(1988)75−85
[3] J.Clerk Maxwell,Design of Network Communication Based on TCP/IP Protocol in a Real Time Monitoring Instrument,2005
(上接第599页)
[4] Popczun,E.J.,McKone,J.R.,Read,C.G.,Biacchi,A.J.,Wiltrout,A.M.,Lewis,N.S.,& Schaak,R.E.(2013).Nanostructured Nickel Phosphide as an Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction.Journal of the American Chemical Society.
[5] Liu,J.,Zhang,T.,Wang,Z.,Dawson,G.,& Chen,W.(2011).Simple pyrolysis of urea into graphitic carbon nitride with recyclable adsorption and photocatalytic activity.Journal of Materials Chemistry,21(38),14398-14401.
[6] Han,Z.,Qiu,F.,Eisenberg,R.,Holland,P.L.,& Krauss,T.D.(2012).Robust Photogeneration of H2 in Water Using Semiconductor Nanocrystals and a Nickel Catalyst.Science,338(6112),1321-1324.
[7] Min,S.,& Lu,G.(2011).Dye-sensitized reduced graphene oxide photocatalysts for highly efficient visible-light-driven water reduction.The Journal of Physical Chemistry C,115(28),13938-13945.
[关键词] Linux嵌入式监控
中图分类号:TK414.3+5 文献标识码:TK 文章编号:1009―914X(2013)31―0605―01
1、引言
作为一个重要的安全工具,基于传统的PC的多媒体网络视频监控系统已被广泛应用于安全监控,生产监控,住宅小区监控等领域。随着人们对减少监控系统的成本,提高系统的可靠性,提高系统的智能程度的需求,智能远程视频监控系统正在成为新的热点话题。本文结合监控系统与计算机控制,图像处理,网络,嵌入式及其他技术创建了智能监控系统的基础平台,从而提高了监控系统的效率和可靠性,并简化操作员的负担,实现简单,方便的网络监控。
2、嵌入式LINUX智能系统的结构
嵌入式监控系统由监控端,抓端,和数据传输组件组成。监控端的责任:接收用户的命令,打包成控制指令,将其发送到探测方,显示探测方发送过来的视频;抓端的责任:收集图像,将其发送到监视端,接收并执行监控端的控制指令,以及执行视觉跟踪;传输组件的责任:在监视端和抓端传输数据,信息传输使用TCP数据包。
系统平台采用三星公司的S32440处理器,该处理器是32位微控制器,处理器内核是ARM920T,该芯片集成了许多常用的接口,如USB接口,DART,SPI,IIC,SD卡,ADC通道和触摸屏幕界面。接口具有广泛的应用范围,可以应用到信息设备,智能手机,工业控制,手持设备,移动终端等领域。S3的C2440有强大的扩展功能,USB接口连接数码相机,把收集到的视频图像数据送入内存缓冲区,GPIO接口作为输入和输出设备,连接相机,串行端口和网络端口,FLASH和SDRAMJTAG端口作为存储设备,JTAG端口被用来将引导程序写入到FLASH存储器。
监控端主机与抓端的关系是M:N,一个监控端机器按照其需求可以监控多个抓端设备,一个抓端设备也可以同时为多个监控端机机器提供服务。这将提高系统的效率和稳定性:一台主机可以同时监控多个监视器收集点;重要的采集点可以同时被多台主机监控。该系统的软件由监控端软件和抓端软件组成。基于监控端操作系统的多样性和软件的可移植性,选择JAVA语言编写监控端程序;抓端软件运行在嵌入式Linux系统中,使用C语言编写。
2.1嵌入式LINUX智能系统的硬件设计
为了提高系统性能,使用两个三星公司的K4S561632C-TC75组成2x32MB的SDRAM。K4S561632C总线宽度是16位,与AMR9连接时,使用两块芯片组成32位的系统总线。如果使用NOR闪存的启动模式,当系统启动时,引导程序的第一阶段代码在NOR闪存芯片中运行,第二阶段代码被复制到RAM,在 RAM中运行,引导程序的第二阶段代码将操作系统复制到RAM中,然后执行操作系统代码;如果使用NANDFLASH启动模型,当系统启动时,第一个4K字节的数据将被自动复制到系统的内部,在RAM中操作,这4K字节的内容是引导程序的第一阶段,之后的操作方式与NOR闪存启动模式类似。因此,当系统运行时,所有的程序和数据与CPU和RAM中的外围设备(主要是在SDRAM)交互,使SDRAM的速度对整个系统的速度有一个重要的影响,S3C2440自身内部RAM不能满足操作系统启动的需求,所以需要扩大内存。系统中的地址范围是0x30000000-0x34000000。
NOR闪存系统选择AMD公司的AM29LU160DB-90EC芯片,芯片的大小为2M,地址范围为 0x0000,0000-0x0020,0000。NOR闪存有一个单独的地址和数据总线,它可以在芯片(XIP)实现,它不需要复制数据到RAM中操作。但是,NOR快闪记忆体是如此昂贵,不适合大规模使用。因此,在系统中,NOR闪存只是用来存储引导程序和启动参数,以确保系统正常启动。
2.2 系统监控端的应用软件设计
监控端机器可以使用目前流行的操作系统:Windows,Linux,Solaris,MacOS操作系统,安装Java虚拟机1.6或更高版本和监控端应用程序。
监控端应用管理者ImageWorker由两个类组成:SupervisionFrame和ImageWorker。前者是用于人机交互,而后者被用来发送接收到的命令和数据。
软件初始化结束后,软件进入初始化完成状态,等待用户的操作,关闭()事件导致系统结束,开始()事件使系统进入监视状态;在监控状态,用户可以完成停止监控,旋转平移,调整对比度和亮度和其他行动,分别对应stop()事件,spin()事件,contrast()事件,bright()事件。stop()事件导致系统回到完成的初始状态,其他事件不会再导致系统状态改变。
在初始化期间,SupervisionFram实例根据配置文件产生多个ImageWorker类实例。当用户点击“开始”按钮,程序会启动这些ImageWorker线程并在后台运行。这些线程在后台与抓端交互(包括控制信息的传输,接收图像),并将接收到的图像发送给SupervisionFrame以显示。
3、系统测试
测试的主要主体是监视端的系统程序和应用程序的运行状态,以及监控端应用的运行效果。测试环境:三个抓端设备直接连接到校园网,一个监测端主机通过串行电缆使用COM1端口与端设备相连接,它们通过同一路由器连接到校园网。
在测试中,监控端主机承担视频监控和测试抓端运行状态的任务:实时测试通过网络监控和COM1端口与之连接的抓端设备的运行状态,或者通过互联网日志测试抓端设备的运行状态。
测试表明,抓端设备的硬件和系统软件,运行正常,应用软件已经启动,并收到了监测端的连接请求。
4、结论
基于TCP/IP网络的嵌入式智能监控系统的研究过程中,本文从理论上分析了系统结构的总体思路,使用一个熟悉的ARM9处理器硬件设计硬件平台,同时详细地分析了如何实现系统软件和应用软件。本文详细介绍了嵌入式监控系统建设的思路和方法,强调的知识是采用TCP/IP网络实现从抓端到监控端的图像传输,系统监控端控制抓端。
参考文献
[1] Sethi SP,Research of Net-Communication with TCP/IP Protocol on Linux,2001.
[2] Cavusgil,S.T.,Sikora,E.:Linux-based TCP/IP Network Communication Programming 2006(1988)75−85
[3] J.Clerk Maxwell,Design of Network Communication Based on TCP/IP Protocol in a Real Time Monitoring Instrument,2005
(上接第599页)
[4] Popczun,E.J.,McKone,J.R.,Read,C.G.,Biacchi,A.J.,Wiltrout,A.M.,Lewis,N.S.,& Schaak,R.E.(2013).Nanostructured Nickel Phosphide as an Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction.Journal of the American Chemical Society.
[5] Liu,J.,Zhang,T.,Wang,Z.,Dawson,G.,& Chen,W.(2011).Simple pyrolysis of urea into graphitic carbon nitride with recyclable adsorption and photocatalytic activity.Journal of Materials Chemistry,21(38),14398-14401.
[6] Han,Z.,Qiu,F.,Eisenberg,R.,Holland,P.L.,& Krauss,T.D.(2012).Robust Photogeneration of H2 in Water Using Semiconductor Nanocrystals and a Nickel Catalyst.Science,338(6112),1321-1324.
[7] Min,S.,& Lu,G.(2011).Dye-sensitized reduced graphene oxide photocatalysts for highly efficient visible-light-driven water reduction.The Journal of Physical Chemistry C,115(28),13938-13945.