《基于ARM的网络摄像机设计》.doc

论文题目： 摘 要 1）硬件电路系统设计。首先在分析网络摄像机的数据处理流程的基础上，提出硬件系统需求，然后根据嵌入式系统设计方法学的原则，进行相关芯片的选型。其次，在完成芯片选型以后，根据各相关数据手册进行原理图绘制，在分析了各信号流程和速率以后，完成PCB设计。最终完成硬件系统设计。 2）开发环境的建立。本文采用交叉开发方式，上位机使用普通PC机安装linux的Fedora 10操作系统，编译安装arm-linux交叉编译工具链，目标板使用S3C2440A作为系统核心，采用六层PCB核心板和两层PCB的底板的方式构成。移植u-boot 1.1.6到本系统来完成底层硬件初始化和软件运行环境设定，并引导系统核心，嵌入式系统使用linux2.6核心经过移植裁剪以后在本硬件平台上运行。 3）软硬联合调试与系统功能测试。实现了网络摄像机的基本功能，本系统上电后直接接入教研室局域网，网络上的任意一台电脑（包括有线和无线）即可访问本系统摄像机的实时图像信息，图像分辨率为640*480，图像质量较好。 本文从网络摄像机系统分析设计、软硬件开发平台搭建、嵌入式系统移植、网络摄像机功能实现与测试四个方面详细讨论了高清网络视频摄像机的设计与实现。 关键词：硬件；PCB；交叉编译；嵌入式系统；移植；网络视频监控终端； 目 录 1.绪论 1 1.1课题研究背景及意义 1 1.1.1 视频监控系统的发展历程 1 1.1.2 网络视频监控系统的特点与应用 2 1.1.3 网络摄像机的国内外研究现状 2 1.2研究内容 3 1.3论文内容 4 2.基于ARM 的网络摄像机系统分析与设计 5 2.1 网络摄像机的设计与研究 5 2.2 基于ARM 的网络摄像机硬件系统总体设计 7 2.2.1 网络摄像机系统硬件设计指标 7 2.2.2 网络摄像机的组成原理 8 2.3 基于ARM的网络摄像机系统硬件模块设计 9 2.3.1 网络摄像机核心模块设计 9 2.3.2 网络摄像机系统网络部分设计 20 2.3.3 电源部分电路原理图设计 22 2.4系统PCB 设计 24 3.搭建嵌入式系统交叉开发环境 28 3.1 交叉开发概念模型 28 3.2目标板与主机之间的连接与通信 29 3.3 JTAG扫描链与并口烧写Flash 32 4.嵌入式系统移植 39 4.1 嵌入式系统介绍 39 4.2 Bootloader 41 4.2.1 U-Boot源码结构 41 4.2.2 U-Boot启动流程与移植 44 4.3 Linux内核分析 47 4.3.1嵌入式linux操作系统内核分析 47 4.3.2内核的配置与调试 49 4.3.3 网络摄像机功能实现 52 5.总结与展望 54 5.1 研究成果 54 5.2展望 54 致 谢 55 参考文献 56 1.绪论 1.1课题研究背景及意义 随着社会的发展与科技的进步，人们的自我防范意识在不断的增强，安防系统在人们的生活中扮演越来越重要的角色[1]。视频监控系统是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统，并以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。 1.1.1 视频监控系统的发展历程 视频监控系统从产生以来经历了本地模拟信号视频监控系统、数模混合信号视频监控系统和基于嵌入式技术的网络数字视频监控系统等发展过程。 1）模拟视频监控系统主要以独立组网的系统形式出现，由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成[3]。传输介质主要为视频传输线，利用视频矩阵主机和键盘进行切换和控制，录像采用磁带长时间录像机，远距离传输使用微波或者模拟光纤，复用方式为载频频分复用，主要用于小范围监控。缺点为：1、图像质量受传输距离影响较大，传输成本较高；2、数据存储耗费大量存储介质，存储寿命短；3、联网困难，多是点对点工作，不利于扩容；4、报警联动受限。 2）数模混合视频监控系统也叫基于PC机插卡的数字监控系统，是指数字信号控制的模拟视频监控系统，利用PC完成视频存储、联网控制、报警联动等功能[3]，较模拟系统有了较大改进，扩展性也大大增强，可以与多种系统如消防系统、出入口管理系统、楼宇自控系统等实现联动，是目前应用最广泛的视频监控系统，但是由于传输的仍然是PAL制式或者NTSC制式的模拟信号，图像的水平清晰度被限制在了520线以内[2]，这样清晰度的图像存在放大后模糊不清的问题，在事后查证中，案发当时涉案人的细节很难分辨清楚，给事后取证带来了较大的困难。视频监控的重要作用之一就是事后取证，因此视频监控系统的作用大打折扣；另一方面，目前的数模混合视频监控系统还存在组网扩容困难的问题。监控工程施工的最大工作量在于同轴电缆的铺设，对于基带视频信号，一条同轴电缆只能传输一路视频信号，特别是对于监控点比较多而且分布分散的