动车组视频监控系统主控板的设计与实现

发布时间：2017-07-01 03:13

  本文关键词：动车组视频监控系统主控板的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国铁路的四次大的提速以及高速铁路客运专线的大建设,我国铁道进入一个快速发展期,运力和速度得到极大提升,高铁和动车组建设达到了世界领先水平。伴随着铁路覆盖范围广,速度高,运行密度大,铁路运输安全越来越重要,其能否安全运行对国内国民生产以及生活影响重大。针对这一现状,本文设计并实现了用于动车组车厢视频监控系统最核心的一个板卡：NVR嵌入式主板。本文首先对动车组车厢视频监测服务器的应用场景进行了介绍,并对实际需求进行了分析。结合成熟的嵌入式技术、网络技术,设计并实现了一种高可靠性、高集成度、低成本且实时性好的嵌入式视频监控系统。硬件上以飞思卡尔专业图像处理芯片I.MAX53X系列处理器为核心,展开了相关原理图设计工作,原理图的设计按照分模块的思路进行,包括电源电路、处理器电路、存储器电路、串口电路、网口电路等。本文在软件平台上采用嵌入式Linux2.6.35操作系统,依次进行u-boot、Linux内核和文件系统的移植。在系统搭建成功后,详细介绍了系统总体通信方案。基于此通信方案,详细介绍了主要通信协议以及嵌入式主板软件各个进程之间的关系以及视频存储机制。依据NVR设计带宽、视频通道数以及视频需要存储的时间确定了硬盘容量的选取。最后,本文从系统的功能及性能方面展开测试,先做好调试前准备,再逐一对NVR嵌入式主板的功能进行测试。经过反复的测试表明,本文设计与开发的NVR嵌入式主板实现了视频存储、回放和下载等功能,并且本文设计的系统能在-20℃-70℃稳定运行,完全满足了动车组车厢视频监控系统对环境温度的需要。
【关键词】：动车 视频监控 Linux I.MAX536
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN948.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 视频监控系统概述9-11
• 1.2 国内外研究动态11-12
• 1.3 本课题研究背景及意义12-13
• 1.4 课题来源13
• 1.5 本文研究的主要内容13-15
• 第2章 视频监控系统主控板总体方案15-23
• 2.1 视频监控系统需求分析15-17
• 2.2 动车组视频监控系统主控板的总体设计方案17-22
• 2.2.1 NVR嵌入式主板平台选择17-18
• 2.2.2 NVR嵌入式主板软件系统选择18-19
• 2.2.3 NVR嵌入式主板的总体框图19-20
• 2.2.4 主要芯片选型20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 视频监控系统主控板硬件设计23-43
• 3.1 电路原理图设计23-42
• 3.1.1 电源模块电路23-26
• 3.1.2 ARM处理器电路26-29
• 3.1.3 存储器系统29-31
• 3.1.4 时钟电路31
• 3.1.5 复位电路31-33
• 3.1.6 CPLD电路33-34
• 3.1.7 串口电路34-36
• 3.1.8 网口电路36-37
• 3.1.9 USB接口电路37-38
• 3.1.10 SATA接口电路38-39
• 3.1.11 调试及其它接口电路39-42
• 3.2 本章小结42-43
• 第4章 视频监控系统主控板软件设计43-62
• 4.1 软件设计思路43-44
• 4.2 嵌入式Linux开发环境搭建44-45
• 4.2.1 硬件环境搭建44
• 4.2.2 Linux交叉开发环境的建立44-45
• 4.3 嵌入式Linux操作系统移植45-53
• 4.3.1 Bootloader的移植45-47
• 4.3.2 Linux内核移植与制作47-50
• 4.3.3 文件系统移植与制作50-52
• 4.3.4 Linux设备驱动的移植52-53
• 4.4 系统总体通信方案设计53-61
• 4.4.1 视频传输技术54-55
• 4.4.2 视频流网络发送的实现55-56
• 4.4.3 嵌入式视频监控主板软件方案设计56-59
• 4.4.4 录像存储59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 测试结果与分析62-74
• 5.1 NVR嵌入式主板硬件出现的问题及改进62-64
• 5.2 NVR嵌入式主板实物图64-65
• 5.3 最小系统调试65-66
• 5.4 系统功能测试66-71
• 5.4.1 网口测试67
• 5.4.2 RS485串口与LED灯测试67-68
• 5.4.3 USB接口测试68-69
• 5.4.4 SATA硬盘测试69
• 5.4.5 掉电测试69-70
• 5.4.6 视频监控系统整体测试70-71
• 5.5 可靠性测试71-73
• 5.6 本章小节73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 附录A (攻读学位期间所参与的科研项目)80-81
• 附录B (公示的专利)81

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