基于ARM9的嵌入式远程监控系统的设计与实现

发布时间：2019-11-09 13:08

【摘要】：视频监控系统能将监控现场的信息实时、快速的传输到监控客户端，被广泛应用于交通、办公大楼等场所。通过对目前国内外常见监控系统的分析，嵌入式监控平台稳定好、性能高、功耗低，能有效实现图像的采集、编解码以及网络传输功能，是视频监控系统发展的方向，因此，开展基于嵌入式平台的视频监控技术的研究与应用具有重要的现实意义。本文在研究和分析嵌入式ARM9微处理器芯片S3C2410功能和嵌入式操作系统Linux的基础上，设计并实现了一个远程视频监控系统。论文主要工作如下： 1、设计了一个基于ARM9的嵌入式远程视频监控系统，给出了系统的总体设计方案以及系统组成框架，并描述了系统的工作原理和流程。 2、对ARM9的核心处理器S3C2410与存储器SDRAM和FLASH的接口电路设计问题进行了讨论。由于在监控系统中要用到采集、传输等功能，所以对S3C2410与网卡芯片DM9000、芯片RS232和USB接口电路设计进行了分析。 3、给出了嵌入式系统软件的开发流程，着重对Linux内核的组成、文件组织及配置方法进行了详细介绍，并对内核进行了配置，使内核支持S3C2410开发板；此外，对嵌入式系统文件的创建方法进行了详细描述，并采用Busybox软件创建了系统必备的和自己所需的文件系统。 4、在Linux内核中成功添加了USB摄像头的驱动程序，保证摄像头的正常使用，并遵循Video4Linux下的视频编写流程实现了图像数据的采集。 5、在分析JPEG压缩算法原理的基础上，针对压缩过程中DCT变换运算量大的问题，对算法进行了改进。改进思想是对量化后的数据进行分析后，将二维DCT变换转换为两个连续一维DCT变换，采用AAN快速算法，从而减少运算量。通过对比压缩重构后的图片发现，改进的JPEG方法不但运算量最少，而且不影响图片的质量。 6、在分析TCP和UDP通信协议的基础上，采用UDP协议下的Socket通信实现了服务器端(ARM9平台)和客户端(用于显示的PC机)的正常通信，同时实现了客户端接收数据的解压缩和图像的显示。
【图文】：

框图,硬件框图,监控系统,通道

系统的硬件实现框图如图 3.2 所示。该系统平台采用 Samsung 公司推出的处理器S3C2410A，S3C2410A 提供了如下内部设备：分开的 16KB 的指令 Cache 和 16K 数据Cache，MMU 虚拟存储器管理，LCD 控制器，支持 NAND Flash 系统引导，系统管理器(片选逻辑和 SDRAM 控制器)，3 通道 UART，4 通道 DMA，4 通道 PWM 定时器，I/O 端口，RTC，8 通道 10 位 ADC 和触摸屏接口，IIC-BUS 接口，USB 主机，USB 设备，SD 主卡&MMC 卡接口，2 通道的 SPI 以及内部 PLL 时钟倍频器。在处理器丰富资源的基础上进行了相关的配置和扩展，双 100M EtherNet 网卡(由两片DM9000AE 构成的双网卡，一般只用其一)，4HOST/ 1 DEVICE USB 接口 (从 CPU的主USB口扩展为4个，USB从口保持处理器本身的1个)，3 UART/TrDA(2个RS23串口，另有 1 个 RS485 串口，1 个 IrDA 收发器)[5]。可以看出 S3C2410 集成度很高，方便对数据的处理和存储，而且体积小，功耗低可靠性高，，具有丰富的外围扩展口，很方面对功能的扩展。

分布图,存储空间,分布图,访问周期

第三章视频监控系统软硬件平台设计3.2.1S3C2410 存储控制器与存储器接口分析S3C2410 存储控制器提供了访问外部设备所需的信号，它具有如下特征：数据存储在存储器的方式可以通过软件设置成大端和小端两种方式，系统的存储空间分成 8 个 bank，每个 bank 的大小为 128M 字节，共 1G 字节，采用 nGCS[7:0] 8个通用片选信号选择 8 个 bank 区，图 3.3 是 S3C2410 复位后的存储空间分布图；bank0到 bank5 的开始地址是一定的，用于 ROM 或 SRAM；bank6 和 bank7 用于 ROM、SRAM或 SDRAM，bank6 地址也是固定的，bank7 的开始地址是 bank6 的结束地址，起始地址和大小编程可变；所有内存块的访问周期都可编程，外部 Wait 扩展了访问周期；除了 bank0，其余的存储段可以通过程序控制存取的位数 8/16/32；支持 SDRAM 的自动刷新和省电模式等[6]。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN948.6;TP368.1

【参考文献】