总投资超28亿元，内蒙古新华半导体多晶硅项目预计月底竣工
06-06
简介 目前，视频监控系统已广泛应用于各个领域，数字化、网络化已成为视频监控系统的发展方向。
本设计采用OMAP处理器[1]设计并实现了一种基于B/S模式的远程视频监控系统，不仅解决了传统模拟视频监控系统的缺点，而且弥补了单核处理器在应用中的不足。
视频编码。
OMAP是一款由ARMEJ-S MPU内核和TMSC55x DSP内核组成的双核处理器。
ARM可以满足控制和接口的处理需求，并支持广泛的操作系统，而C55x系列DSP可以为低功耗应用提供实时多媒体处理的支持。
因此，当OMAP应用于视频监控系统时，可以采用ARM内核来实现人机界面、控制和通信，采用DSP内核来实现视频编码，从而形成高速、清晰、低功耗、良好的人机交互系统。
视频监控系统。
整体系统结构 整体系统结构框图如图1所示。
系统以OMAP电路板和摄像头为硬件，Montavist Linux操作系统、摄像头驱动程序、H.编码器、网络通讯程序为软件，一台装有IE浏览器的PC机作为监控终端。
在服务器端，OMAP的ARM核通过驱动程序启动摄像头进行视频采集，并使用DSP/BIOS Bridge将获取的视频传输到DSP核。
DSP核心使用优化的H.编码器对视频进行编码，然后对编码后的视频进行编码。
发送回ARM核，ARM核通过网络通信程序与监控终端交换数据。
用户监控终端解码并播放视频，同时可以通过IE浏览器控制摄像机并设置参数。
系统硬件设计 系统硬件设计就是OMAP电路板的设计。
设计中，电源管理芯片采用TPS0； DDR采用K4X3PE芯片； NOR FLASH采用两颗MT28FJ3FS-12芯片；音频CODEC芯片采用TLVAIC23；以太网网络接口芯片采用LAN91C96；此外，还设计有USB接口、UART接口、音频输入输出接口、JATG/Multi-ICE模拟调试接口和四个扩展接口。
OMAP电路板原理框图如图2所示。
图2 OMAP电路板原理框图 系统软件设计 系统的功能是采集视频并远程传输。
软件部分的设计主要包括软件平台的搭建、摄像头驱动的实现、视频采集和视频编码的实现、嵌入式WEB服务器的搭建、视频网络传输的实现。
1）开发平台搭建 在进行应用开发之前，首先需要在OMAP电路板上建立一个软件平台。
主要步骤如下： (1) 在PC 上安装MontaVista Linux 嵌入式操作系统。
(2) 将 u_boot 移植到目标板 (3) Linux 内核配置，添加以下两个模块： ①多媒体设备→Video For Linux→proc 文件系统中的[*]V4L 信息； ②USB支持→USB多媒体设备→USB OVCamera支持； 修改一些参数，其中最重要的是修改Makefile： ARCH:= OMAP CROSS_COMPILE=arm_v4t_le- 最后执行以下命令生成内核Image文件： #make dep #创建内核依赖 #make clean #清除中间文件 #make uImage #创建内核镜像文件 (4)使用tftp下载内核镜像文件 (5)挂载根文件系统 在应用程序的开发过程中，Linux主机上的文件系统通常是通过网络以NFS方式挂载的，这样就不需要每次有变化时都重新写入文件。
系统镜像文件。
其实现是基于对主机进行相应配置并启动 N FS 服务，在 Linux 主机的 /etc/exports 文件中添加以下行： /home/luowei/montavista/filesys *(rw,no_root_squash,no_all_squash ,sync) 并运行以下命令使设置生效： #exportfs –a #service nfs restart 注：/home/luowei/montavista/filesys 为根文件系统在我的主机上，您可以根据实际情况进行修改。
（6）系统测试 在/home/luowei/montavista/filesys/home下创建hello.c文件，使用以下命令编译成目标板可执行文件hello： /opt /montavista/ Previewkit/arm/v4t_le/bin/arm_v4t_le-gcc –o 你好你好.c 进入目标板相同目录并执行。
如果运行正确，则说明系统搭建成功。
2）视频采集与编码 （1）摄像头驱动程序设计 驱动程序的功能是将设备映射到特殊的设备文件。
用户程序可以像其他文件一样对该设备文件进行操作。
操作[2]。
系统的摄像头驱动程序包括摄像头打开模块Camera_Open()、摄像头控制模块(包括中断请求、摄像头初始化、启动、摄像头寄存器设置、DMA请求和启动)和摄像头关闭模块Camera_Release()。
然后在 struct file_operations 中定义驱动程序，用于内核 Video4Linux API 函数调用。
考虑到Linux自带OV驱动，我们使用OV芯片设计了一款Mesh相机OV。
(2)视频采集 本设计使用Video4Linux模块[5]提供的API函数进行视频采集。
主要函数包括： ①dev?=?open(Camera_Open?,O_?RDWR);打开视频采集设备。
②ioctl?(dev?,?VIDIOCGCAP?,?&vid_ caps)?获取视频设备的相关性能。
③ioctl?(dev?,?VIDIOCGCHAN?,?&vid_ chnl);获取摄像机通道的相关参数。
④ioctl?(dev?,?VIDIOCGFBUF?,?&vid_ buf)?;获取帧缓冲区的属性。
⑤ioctl?(dev?,?VIDIOCGPICT?,?&vid_pi);获取图像采集的设置。
⑥ioctl?(dev?,?VIDIOCSPICT?,?&vid_pic);设置图像采集的相关参数，包括颜色深度、调色板类型、亮度、对比度等。
⑦ioctl?(dev?,?VIDIOCSWIN?,?&vid_win);设置图像采集的视口参数。
⑧fwrite?(m_buf?,1?,00?,p)?;存储采集到的数据。
⑨ioctl?(?dev?,?VIDIOCMCAPTURE?,? &vid_mmap);开始捕获帧。
设计中采用内存映射mmap()[3]方法来截获视频帧，即先使用ioctl()函数获取摄像头存储缓冲区的帧信息，然后修改中的设置video_mmap，然后使用mmap()将相机设备文件映射到内存区域，完成视频采集。
（3）视频编码 设计采用OMAP的DSP内核进行视频编码，可以充分发挥OMAP的双核优势。
在编码器选择方面，考虑到H.相对于以往的视频编码标准（如H.、MPEG-4）压缩性能有很大提升，本设计选择适合嵌入式系统的x版本H。
.编码器。
考虑到监控视频场景的特点，选择以下编码方案： ①H.的基线，不使用B帧编码和CABAC； ②搜索范围选择为16； ③量化参数选择为32； ④1/2像素插值； ⑤ 仅使用1个参考系； ⑥ 对P帧宏块进行编码时，只有16×16、16×8、8×16、8×8、Intra16×16五种模式。
H。
该编码器经过一系列优化后即可用于本系统。
其工作流程如图3所示。
3）视频网络传输 考虑到B/S模式可扩展性好、易于维护升级、安全性高等优点，系统采用B/S模式。
用户只需在远程客户端的网址栏中输入服务器的IP地址，即可通过浏览器实时查看现场视频。
系统网络通信程序的设计包括服务器端和监控端的设计。
监控端可以使用通用的IE浏览器。
主要是服务器部分的设计，包括WEB服务器的搭建[4]（主要涉及BOA Web Server的移植和配置、CGI脚本的创建）、CGI（通用网关接口）的C语言实现、其中，CGI是WEB服务器与应用程序之间的接口，例如通过CGI程序设置远程设备的参数；采用B/S模式后，服务器与监控终端的通信程序结构图如图4所示。
图4 服务器与监控端通信程序结构图 嵌入式WEB服务器程序部分如下。
//创建TCP套接字连接TCP网络 if((sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { perror("sock_fd error" ）； exit(1); } setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on)); //为socket分配HTTP协议地址 my_addr.sin_family =AF_INET; ddr.sin_port=htons(80); my_addr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY); if(bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(their_addr))==-1) { perror("绑定错误n" ; 终端控制命令 //采集图像 image=videograb(,,亮度,对比度,颜色,色调); … } 系统充分发挥双核的优势利用OMAP实现实时视频采集、存储、编码和网络传输的优点视频监控用户界面效果图如图5所示。
结论 设计并实现了一种基于OMAP的远程视频监控系统。
系统充分利用OMAP的双核优势，在服务器端实现实时视频采集、存储、编码和网络传输，而监控端的PC机可以通过IE浏览器查看监控点的视频，还可以设置视频的分辨率、亮度、对比度等参数，实际运行表明系统运行稳定，视频流畅，能够满足远程视频监控的要求。
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