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      基于嵌入式Linux視頻的網絡監控系統設計詳解

      2018年11月01日 17:30 ? 次閱讀

      隨著計算機技術及網絡技術的迅猛發展,公安、安防行業的發展趨勢必然是全面數字化、網絡化。傳統的模擬閉路電視有很多局限性:傳輸距離有限、無法聯網,而且模擬視頻信號數據的存儲會耗費大量的存儲介質(如錄像帶),查詢取證時十分煩瑣。

      基于嵌入式Linux視頻的網絡監控系統設計詳解

      基于個人計算機的視頻終端功能較強,但穩定性不好,視頻前端(如電壓耦合元件等視頻信號的采集、壓縮、通訊)較為復雜,可靠性不高。基于嵌入式視頻的網絡不需要用于處理模擬視頻信號的個人計算機,而是把視頻服務器內置一個嵌入式Web服務器,采用嵌入式實時多任務操作系統。

      由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內,可以直接連入局域網,即插即看,省掉復雜的,安裝方便(僅需設置一個IP地址),用戶也無需安裝任何硬件設備,僅用瀏覽器即可觀看。

      基于嵌入式的視頻網絡監控系統將嵌入式系統連接上Web,即視頻服務器內置一個嵌入式Web服務器,攝像機傳送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮,通過內部總線傳送到內置的Web服務器上。

      1、系統總體框架

      嵌入式Linux視頻網絡監控系統是電工電子裝置、計算機軟硬件以及網絡、通信等多方面的有機組合體,它以智能化、網絡化、交互性為特征,結構比較復雜。假如利用OSI七層模型的內容和形式,把相應的數據采集控制模塊硬件和應用軟件以及應用環境等有機組合,可以形成一個統一的系統總體框架。

      攝像機傳送來的視頻信號數字化后,經過壓縮,通過/將數據送到內置的Web服務器,嵌入式LJnux系統的10/以太網口實現接入網絡,將現場信號送到客戶端。整個系統的核心是嵌入式Linux系統。監控系統啟動后,嵌入式Linux系統啟動Web 服務程序,接收授權客戶端瀏覽器的請求,Web 將根據通信協議完成相應的監測。

      2、系統實現

      2.1 硬件平臺設計

      本系統以公開的嵌入式Linux源代碼為基礎,根據設計的嵌入式目標板編寫相應的Bootloader程序,然后裁剪出合適的內核和文件系統。目標平臺CPU采用公司生產的ColdFire嵌入式處理器MFC5272。MFC5272采用ColdFire V2可變長處理器核心和DigltalIDNA技術,在時鐘下能夠達到63Dlnrystone2.1MIPS的優良處理能力。

      內部SIM( IntegratedModule)單元集成了豐富的通用模塊,只需很少的外圍芯片就可以實現兩個串行口和一個USB Slave接口。MFC5272還內嵌一個FEC(快速以太網控制器),片外擴展一片LXT97l,方便地實現了一個100/10 BaseT的以太網接口。能夠與常用的外圍設備(如、收發器)實現無縫連接,從而簡化了外圍電路的設計,降低了產品成本、體積和功耗。

      2.2 軟件設計與實現

      軟件結構采用的是瀏覽器,服務器(B/S)網絡模型,即由客戶端通過Web向服務器提出請求,服務器對請求做出確認響應并執行相應的任務(如向客戶端發送組播地址、圖像格式、壓縮格式等),建立連接后就可以在客戶端監控被控點,從而實現遠程網絡監控。服務器(Web Servei)端即現場監控點的軟件結構包括采集模塊、壓縮編碼模塊、網絡通信模塊、控制模塊等。

      2.2.1 視頻采集模塊設計

      由于攝像機得到的是模擬的視頻信號,不能直接為計算機使用,因此要使視頻在網上傳輸,必須首先對其數字化。本系統選用的視頻采集卡為公司的Bt848卡,該卡不需要任何本地緩存來存儲視頻像素數據,還能夠充分利用基于PCI總線系統的高帶寬和固有的多媒體功能,并且能夠與多媒體設備實現互操作。

      在整個系統中由于視頻采集的速度通常高于應用軟件取得數據并進行處理的速度,因此為了保證視頻數據的連續性,采用了三緩存結構,緩存A是Bt848視頻采集的目標地址,在指令的直接控制下,采集的數據都先存放在這個緩存中;B和C組成乒乓式結構循環往復使用,當某一幀數據采集完畢后,產生中斷,在中斷服務程序中將緩存A的數據復制到緩存B(或C)中,然后采集下一幀,當下一幀數據采集完后.再將緩存A中的數據復制到緩存C(或B)中,當應用程序需要數據時就從緩存B或C中讀取最新的一幀圖像。緩存B和C交替使用,能夠保證應用程序從緩存讀數據的操作和驅動程序向緩存寫數據的操作不會發生沖突,避免了數據的損壞和遲延。

      2.2.2 視頻壓縮編碼的設計

      本設計選用了基于對象的視頻編碼技術,首先對輸入的任意外形的VOP序列,用基于塊的混合編碼技術編碼。處理順序是先幀內VOP,后幀間VOP和雙向猜測VOP。

      在對VOP的外形信息編碼之后,取得任意外形VOP的采樣,每個VOP用宏塊柵格劃分成不相交的宏塊,每個宏塊含有四個8×8的像素塊,以進行運動估計和補償及紋理編碼。已編碼的VOP幀保存在VOP幀存儲器中。運動向量在當前VOP幀和已編碼VOP幀之間計算。對將被編碼的塊或宏塊,計算其運動補償猜測誤差。運動補償猜測后的I-VOP及誤差用8×8塊DCT編碼,并進行DCP系數的量化,然后是行程編碼和熵編碼。

      最后,外形、運動和紋理信息復合成VOL位流輸出。這種編碼方法可以答應用戶修改、增加或重定位一個視頻場景中的對象,甚至可以轉換場景中對象的行為。對于不同的帶寬和計算復雜性需求,不必針對每種情況分別編碼,可以使用同一個視頻位流,而采用不同的參數以選擇不同的層以獲得靈活性。在出現網絡擁塞、丟包等現象時仍能提供連貫性較好的視頻圖像。視頻壓縮編碼進程將編碼后的的視頻存放到已編碼視頻緩沖隊列中,同時激活或等待直播進程和存儲治理進程的相應處理。

      2.2.3 網絡通信模塊設計

      網絡通信模塊是系統的主體部分,它包含三個數據通道:監聽通道、控制通道和視頻數據通道。監聽通道用來傳輸控制前端設備的命令數據;視頻數據通道用來傳輸各個組的視頻數據。三個通道采用不同的通信端口,所以各個通道傳輸數據彼此獨立。網絡通信模塊設計開發是通過網絡編程接口(Windows ,簡稱Winsoek)來實現的。按照系統瀏覽器,服務器的阿絡傳輸模型。在服務器端建立了以為類型的監聽套接字、控制套接字;在客戶端建立了類型的請求套接字、控制套接字,這些都是采用ICP協議封裝傳輸數據的。 ARM開發論壇

      另外,在服務器和客戶機兩端都用到了一個組播類(CMuhieast),它是專門為視頻傳輸而封裝的類。由CObject派生而來,其中定義了以類型的收發視頻數據的套接宇和組套接字,從而實現了用組播通信方式來傳輸UDP協議封裝的視頻數據包。系統中IP網絡數據通信流程如圖3所示。

      下面給出在服務器端建立監聽套接字和控制套接字的程序。

      int ret="O"

      BOOL bFlag="TRUE"://設置套接字為可重用端口地址

      ret=setsoekopt(IInfo.listen,SOL_SOCKET,SO_REUSE

      ADDR,()*&bFlag,sizeof(bFlag));

      SOCKADDR_IN sockAddr;

      *addr=severaddr.GetBuffer(0); //定義監聽套接字 字串4

      sockAddr.sin_family=AF_INET;

      sockAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(addr);

      sockAddr.sin_=htons()

      if((IInfo.1istenSoeket,(LPSOCKADDR)

      2.2.4 控制模塊設計開發

      控制模塊實現了用戶對前端設備如、和畫面切換的控制。服務器在接收到由客戶中心監控終端發送過來的控制信息幀后,對其進行判定解析,并送入各個相應的控制部件接口,以實現相應的控制。

      3、實驗結果

      將的web服務器連接到局域網,然后接入Intemet,給web服務器分配一個IP地址。在用戶終端,由于使用普通的瀏覽器只能顯示單畫面,很不方便,使用微軟公司的VC6.0配合微軟的瀏覽器控件,只需幾分鐘就可完成一個多畫面的瀏覽器軟件。在瀏覽器的地址欄中直接輸入視頻服務器的地址,即可在瀏覽器頁面中播放遠程實時穩定、流暢的圖像,取得了良好的監控效果。

      基于嵌入式Linux視頻的網絡監控系統的Web服務器直接連入網絡,沒有長度和信號衰減的限制,同時網絡是沒有距離概念的,徹底拋棄了地域的概念,擴展了布控區域。又由于視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內,直接連入局域網或廣域網,即插即看,系統的實時性、穩定性、可靠性大大提高,無需專人治理,非常適合于無人值守的環境。

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      發表于 2018-10-17 08:53 ? 793次閱讀
      Python在實時嵌入式系統中扮演怎樣的角色?

      華北工控利用嵌入式工控機助力高空WiFi,讓精彩...

      WiFi,雖然只有四個字母,卻包羅著無限的精彩。有了WiFi,誰都可以“秀才不出門,便知天下事”;有...

      發表于 2018-10-16 16:48 ? 233次閱讀
      華北工控利用嵌入式工控機助力高空WiFi,讓精彩...

      嵌入式的定義和舉例分析

      嵌入式應用工程師:編寫業務邏輯程序,調用驅動工程師提供的接口控制設備,軟件開發過程所涉內容范圍非常廣...

      發表于 2018-10-15 16:57 ? 407次閱讀
      嵌入式的定義和舉例分析

      若忘記了Linux系統的root密碼,該怎么辦?

      很多朋友經常會忘記Linux系統的root密碼,linux系統忘記root密碼的情況該怎么辦呢?

      發表于 2018-10-15 16:49 ? 267次閱讀
      若忘記了Linux系統的root密碼,該怎么辦?

      由于網絡復雜性和安全問題逐漸上升,2023年規模...

      報告認為,越來越多具有嚴格高要求企業的出現,推動了網絡監控設備需求的增長。由于網絡架構的復雜性日益提...

      發表于 2018-10-15 16:10 ? 604次閱讀
      由于網絡復雜性和安全問題逐漸上升,2023年規模...

      微軟宣布加入一個為保護Linux免于訴訟而設立的...

      事實上,Azure客戶廣泛使用Linux,微軟也在Windows之外,向Linux提供SQL Ser...

      發表于 2018-10-15 14:48 ? 812次閱讀
      微軟宣布加入一個為保護Linux免于訴訟而設立的...

      江波龍電子宣稱公司已完成股份制改造

      江波龍電子從1999年成立至今19年來,始終堅持聚焦存儲產業,連續多年居于國內存儲企業的領先位置。從...

      發表于 2018-10-15 14:21 ? 874次閱讀
      江波龍電子宣稱公司已完成股份制改造

      嵌入式Linux C的基本知識點詳解

      嵌入式系統專業是綜合了計算機硬件技術、計算機軟件技術以及電子電路技術的一門綜合學科,所涉及的內涵和知...

      發表于 2018-10-15 09:20 ? 692次閱讀
      嵌入式Linux C的基本知識點詳解

      資深linux運維工程師的工作經驗分享

      本人是linux運維工程師,對這方面有點心得,現在我說說要掌握哪方面的工具吧

      發表于 2018-10-15 09:20 ? 423次閱讀
      資深linux運維工程師的工作經驗分享

      Linux磁盤管理好壞或有什么影響

      df命令參數功能:檢查文件系統的磁盤空間占用情況。可以利用該命令來獲取硬盤被占用了多少空間,目前還剩...

      發表于 2018-10-14 09:52 ? 322次閱讀
      Linux磁盤管理好壞或有什么影響

      嵌入式視覺領域中MIPI CSI-2接口有何優勢

      相機接口在上述嵌入式視覺系統的設置中扮演著關鍵作用,因為它承擔著將相機模塊與主機連接在一起的重任。

      發表于 2018-10-14 09:23 ? 148次閱讀
      嵌入式視覺領域中MIPI CSI-2接口有何優勢

      Linux系統vi(vim)編輯器命令使用教程

      vi(vim)是上Linux非常常用的代碼編輯器,很多Linux發行版都默認安裝了vi(vim)。v...

      發表于 2018-10-12 16:53 ? 433次閱讀
      Linux系統vi(vim)編輯器命令使用教程

      大數據的學習中你需要掌握的十二大技術

      大數據是對海量數據進行存儲、計算、統計、分析處理的一系列處理手段,處理的數據量通常是TB級,甚至是P...

      發表于 2018-10-11 17:46 ? 295次閱讀
      大數據的學習中你需要掌握的十二大技術

      你應該知道的27個Linux文檔編輯命令

      在許多UNIX說明文件里,都有RLF控制字符。當我們運用shell特殊字符">"和">>",把說明文...

      發表于 2018-10-11 16:43 ? 319次閱讀
      你應該知道的27個Linux文檔編輯命令

      符合汽車級要求的Linux系統,AGL呼之欲出!

      Linux是一個操作系統,類似于大家常見的Windows、Mac OS,區別于后者主要在于Linux...

      發表于 2018-10-11 10:01 ? 657次閱讀
      符合汽車級要求的Linux系統,AGL呼之欲出!

      Linux常用命令的全拼整理

      本文整理了常用命令的全拼,好像混進了什么奇怪的東西。

      發表于 2018-10-10 17:19 ? 607次閱讀
      Linux常用命令的全拼整理

      為什么大部分手機供應商都不更新Linux內核?

      相比消費者級的電子產品,企業級Linux系統供應商通常會及時更新內核。

      發表于 2018-10-10 15:53 ? 369次閱讀
      為什么大部分手機供應商都不更新Linux內核?

      西部數據公司發布面向高端智能手機的 96層3D ...

      支持UFS的高級嵌入式閃存盤為數據密集型的下一代智能手機、平板電腦和計算設備提供穩定的使用體驗。

      發表于 2018-10-09 18:22 ? 1086次閱讀
      西部數據公司發布面向高端智能手機的 96層3D ...

      在Linux上如何配置基于密鑰認證的SSH?

      眾所周知,Secure Shell,又稱 SSH,是允許你通過無安全網絡(例如 Internet)和...

      發表于 2018-10-09 17:28 ? 296次閱讀
      在Linux上如何配置基于密鑰認證的SSH?

      AM4379 AM437x ARM Cortex...

      TI AM437x高性能處理器基于ARM Cortex-A9內核。 這些處理器通過3D圖形加速得到增強,可實現豐富的圖形用戶界面,還配備了協處理器,用于進行確定性實時處理(包括EtherCAT,PROFIBUS,EnDat等工業通信協議)。該器件支持高級操作系統(HLOS)。基于Linux的® 可從TI免費獲取。其它HLOS可從TI的設計網絡和生態系統合作伙伴處獲取。 這些器件支持對采用較低性能ARM內核的系統升級,并提供更新外設,包括QSPI-NOR和LPDDR2等存儲器選項。 這些處理器包含功能方框圖中顯示的子系統,并且后跟相應的“說明”中添加了更多信息說明。 處理器子系統基于ARM Cortex-A9內核,PowerVR SGX™圖形加速器子系統提供3D圖形加速功能以支持顯示和高級用戶界面。 可編程實時單元子系統和工業通信子系統(PRU-ICSS與ARM內核分離,允許單獨操作和計時,以實現更高的效率和靈活性.PRU-ICSS支持更多外設接口和EtherCAT,PROFINET,EtherNet /IP,PROFIBUS,以太網Powerlink,Sercos,EnDat等...

      發表于 2018-09-25 11:51 ? 22次閱讀
      AM4379 AM437x ARM Cortex...
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