彭玲 黃松發(fā)

摘要：本文將嵌入式技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合到視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提出了基于S3C2440A和MJPG-Streamer的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過測試表明視頻圖像顯示效果較好，運行穩(wěn)定、可靠。

關(guān)鍵詞：S3C2440A USB攝像頭 MJPG-Streamer v4l2

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)進入到人們生活的各個方面，將嵌入式技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合到視頻監(jiān)控系統(tǒng)，彌補了以前傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在體積過于龐大、布線復(fù)雜、價格高等不足，在圖像處理與傳輸方面都有很好的應(yīng)用，具有重要的社會和應(yīng)用價值[1]。

2 總體設(shè)計

本文提出的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以ARM9的S3C2440A 作為主控芯片，配合Linux操作系統(tǒng)，通過USB與攝像頭連接，搭建了MJPG-Streamer流媒體視頻服務(wù)器，完成視頻數(shù)據(jù)的采集、壓縮及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程客戶端[2]，遠程客戶端通過軟件進行查看，從而實現(xiàn)視頻監(jiān)控。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的核心板采用Samsung公司生產(chǎn)的S3C2440微處理芯片，該芯片基于ARM920T內(nèi)核，主頻高達400MHz，內(nèi)置了USB控制器，本系統(tǒng)的USB攝像頭采用具有視頻壓縮編碼的ZC0301P芯片[3]。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 Linux內(nèi)核配置編譯 要使USB攝像頭能正常工作，Linux需要加載該功能模塊，可以有兩種方式：一種是把相應(yīng)模塊編譯進內(nèi)核；另一種是編譯成模塊，生成對應(yīng)的.o文件，可以動態(tài)加載[2]。本文采用第一種方式，直接編譯進內(nèi)核，USB攝像頭隨內(nèi)核啟動就能正常工作了。在PC機的Linux系統(tǒng)下，進入linux-2.6.30.4內(nèi)核目錄，輸入make menuconfig，進入到Linux 內(nèi)核配置菜單，由于本文選擇ZC0301P系列的USB攝像頭，具體操作如下：

Device Drivers 目錄---> <*> Multimedia support ---> [*] Video capture adapters --->[*] V4L USB devices ---> <*> USB ZC0301[P] Image Processor and Control Chip support。

保存配置后，執(zhí)行make zImage可生成新的壓縮內(nèi)核zImage。

4.2 MJPG-Streamer視頻服務(wù)器軟件的設(shè)計 MJPG-

Streamer是一個基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的輕量級的開源的視頻服務(wù)器軟件，可以從USB攝像頭中獲取視頻數(shù)據(jù)，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸?shù)娇蛻舳耍饕╥nput插件和output插件，結(jié)合Linux 系統(tǒng)的API，能完成視頻數(shù)據(jù)的采集、壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸[4]。

4.2.1 input插件。input插件主要是完成USB攝像頭的初始化以及視頻數(shù)據(jù)采集，需要調(diào)用Video for Linux（V4L），它是上層的視頻應(yīng)用程序與系統(tǒng)內(nèi)核的接口，由于V4L 中存在的一部分設(shè)計上的bug[2]，本文使用V4L的改進版V4L2來編寫視頻采集程序，具體流程如圖2所示。

4.2.2 output插件。output插件主要是完成視頻壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸。本文使用基于幀內(nèi)和幀獨立的M-JPEG壓縮技術(shù)，雖比不上低碼率圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的H.264，但畫質(zhì)還是比較清晰的，在嵌入式中應(yīng)用比較廣泛。在網(wǎng)絡(luò)傳輸上使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，定義socket 套接字，通過bind、listen、accept來編程，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸[2]。

4.2.3 MJPG-Streamer視頻服務(wù)器的搭建及系統(tǒng)測試。本文搭建MJPG-Streamer視頻服務(wù)器，并進行系統(tǒng)測試，具體步驟如下：

①首先下載MJPG-Streamer源碼包，在PC機的Linux 系統(tǒng)下，使用tar 命令解壓。

②在PC機的Linux 系統(tǒng)下安裝交叉編譯器arm-linux-gcc，生成的可執(zhí)行文件可以在ARM9開發(fā)板上運行。

③進入到mjpg-streamer目錄下，將所有目錄下的Makefile文件中的CC=Gcc修改為CC=arm-linux-gcc，使用make編譯，生成uvc-stream、mjpg-streamer、input*.so、output*.so的組件。

④將mjpeg-client/bin/win32-upx/目錄下的客戶端程序viewer.exe，復(fù)制到windows平臺下，可以直接在windows平臺下運行[5]。

⑤將前面所生成的內(nèi)核通過TFTP下載到ARM9開發(fā)板中并啟動，連上USB 攝像頭。

⑥在超級終端上，通過NFS掛載，將input*.so、output*.so文件復(fù)制到ARM9開發(fā)板的/lib/WebCam目錄下，將mjpg-streamer復(fù)制到ARM9開發(fā)板的/sbin/目錄下，然后運行可執(zhí)行文件uvc-stream。

⑦在PC端打開viewer.exe，輸入ARM9開發(fā)板的ip和端口號，再點擊connect，就可以實現(xiàn)監(jiān)控顯示，效果如圖3所示。

5 總結(jié)

本系統(tǒng)以S3C2440A為核心，結(jié)合Linux操作系統(tǒng)，搭建MJPG-Streamer視頻服務(wù)器，實現(xiàn)了嵌入式視頻監(jiān)控，但只是基于本地局域網(wǎng)的視頻監(jiān)控，且視頻顯示清晰度及實時性還有待改進，隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，還可以利用無線網(wǎng)卡實現(xiàn)實時無線監(jiān)控。

參考文獻：

[1]葛林.基于ARM9和OpenCV的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2013.12.

[2]華春夢，劉沖.基于S3C2440嵌入式平臺的USB攝像頭視頻監(jiān)控[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2015.1.

[3]許敏.基于S3C2410的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2014.2.

[4]陳恒鑫，林威，張欽宇.基于MJPG-Streamer的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2014.5.

[5]李佳林，劉永春.基于S3C2440網(wǎng)絡(luò)視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2014.1.