基于ARM的视频采集系统的设计.doc
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山东建筑大学信电学院课程设计说明书
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摘 要
随着经济的飞速发展,人们的安防意识不断增强,视频检测系统越来越广泛地被应用于各行各业。如今,许多商场、银行和智能小区中都安装了红外探头或基于PC机的视频监测系统,由于其价格高昂,可靠性不高,传输距离短、需要有人值守等。针对这种情况,寻求一种方法来改进这一状况,具有很大的实际意义。
近几年,随着嵌入式技术的快速发展,采用嵌入式系统的视频设备已在各领域中被广泛应用。采用DSP嵌入式系统的视频设备设计的视频检测系统,实现了视频图像的采集、处理和网络传输,该系统具有体积小、功耗低、性能高、可便携等优点。
关键词:TCP/IP;ARM;视频采集系统
1 设计目的
数字视频监控系统是以计算机或嵌入式系统为中心、视频处理技术为基础,是符合图像数据压缩的国际标准。综合利用图像传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。由于数字视频监控系统对视频图像进行了数字化,所以与传统的模拟监控系统相比,数字监控具有许多优点。数字化的视频系统可以充分利用计算机的快速处理能力,对其进行压缩、分析、存储和显示。数字化视频处理技术提高了图像的质量与监控效率,使系统易于管理和维护。整个系统是模块化结构,体积小,易于安装、使用和维护。正是由于数字视频监控技术具有传统模拟监控技术无法比拟的优点,而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势,所以数字视频监控技术正在逐步取代模拟监控技术,广泛应用于各行各业。嵌入式系统以体积小、实时性强、性价比高、稳定性好等特点在社会的各个领域中得到了广泛应用。笔者设计的一种嵌入式系统,以WinCE操作系统和ARM硬件平台为核心实现了对现场的实时监控,并通过无线网络把视频图像传输到主机端,以实现分析、存储和显示等功能。
2 设计要求
输入信号为1路AV视频信号,要求系统能对1路输入信号进行实时采集、数字化处理、压缩、存储,要保证一定的录像质量。
根据设计题目的要求,选择确定ARM芯片型号、视频采集芯片型号,完成系统硬件设计和程序设计。
3 设计内容
3.1设计原理
ARM7 系列微处理器为低功耗的32 位RISC 处理器,最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7 微处理器系列具有如下特点:
- 具有嵌入式ICE-RT 逻辑,调试开发方便。
- 极低的功耗,适合对功耗要求较高的应用,如便携式产品。
- 能够提供0.9MIPS/MHz 的三级流水线结构。
- 代码密度高并兼容 16 位的Thumb 指令集。
- 对操作系统的支持广泛,包括Windows CE、Linux、Palm OS 等。
- 指令系统与ARM9 系列、ARM9E 系列和ARM10E 系列兼容,便于用户的产品升级换代。
- 主频最高可达 130MIPS,高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。
ARM7 系列微处理器的主要应用领域为:工业控制、Internet 设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。
3.2视频监控系统总体设计
首先需要对系统进行总体规划,将系统划分成几个功能模块,确定各个模块的实现方法。整个视频监控系统采用C/S结构,从主体上分为两部分:服务器端和客户端。服务器端主要包括S3C4510平台上运行的采集、压缩、传输程序,客户端是PC机上运行的接收、解压、回放程序。视频监控终端从摄像头捕获实时的视频信息,压缩之后通过以太网传输到视频监控服务器上。
如系统结构图(图1)所示,视频图像采集和打包发送在服务器端完成,图像的接收解包和回放将在客户端完成。
采集图像
采集图像
数据压缩
打包发送
接收回放
图1系统结构图
3.3系统的硬件设计
系统采用模块化设计方案,主要包括以下几个模块:主控制器模块、储存电路模块、外围接口电路模块、电源和复位电路,如图2所示
SDRAM
SDRAM
NAND
flash
串口
JTAG口
摄像头
S3C4510
(主控芯片)
网口
电源和复位电路
图2系统硬件结构图
S3C4510主控器模块
主控器模块是整个系统的核心,采用的S3C4510B处理器。Samsung 公司的S3C4510B 是基于以太网应用系统的高性价比 16/32位 RISC微控制器,内含一个由ARM 公司设计的16/32位ARM7TDMI RISC 处理器核,ARM7TDMI为低功耗、高性能的 16/32核,最适合用于对价格及功耗敏感的应用场合。S3C4510B的引脚分布图与结构图如图3,图4所示。
图3 S3C4510B的引脚分
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