基于linux远程监测系统的设计与实现

论文摘要

在数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代,嵌入式系统因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,已渗透到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域。同时,嵌入式Linux操作系统以其开放源代码、易于开发、功能强大、稳定、成本低等优势迅速跻身于主流嵌入式开发平台。近年来,视频监测在各行各业得到了广泛的应用,成为现今行业内一个热点研究领域。但是现在的大部分视频监测系统采用PC机实现,有着很明显的缺点:体积庞大,效率不高等。随着现代通信技术、多媒体信息技术和计算机网络技术的不断发展以及视频压缩技术的突破,视频监测技术发生了巨大的变革,由此对现代视频监测技术也提出更高的要求:网络化、数字化、小型化。基于此目标,本文设计并实现了以S3C2410&Linux架构的网络视频监测系统,提供了一种性价比优良的视频系统解决方案。本文选择S3C2410为处理器,它是三星公司推出的具有ARM920T核的多媒体嵌入式处理器,选用嵌入式Linux为操作系统。通过对本方案需要用到的设备驱动程序及相关API的分析,对ARM Linux内核进行了裁减,并重新移植到开发平台上,使其既能满足开发的需要,又尽量少的占用Flash空间,节省有限的板上资源。在对嵌入式系统深入研究的基础上,通过USB接口实现了对视频图像的高效采集。论文首先简要介绍了视频监测系统的发展现状,阐述了嵌入式视频监测系统的原理,给出了以S3C2410微处理器为核心的视频监测系统的硬件和软件方案。随后详细分析了整个系统的设计,包括硬件和软件发面的设计,其中软件涉及Bootloader,Linux内核和文件系统,并讨论了嵌入式Linux摄像头驱动、LCD驱动的开发,然后设计并实现了嵌入式视频监测系统软件部分,包括视频采集模块,用H.264编码的视频压缩模块,以及视频传输模块等,并对H.264压缩算法进行了优化。为了增强实时性,减少原始帧的丢失,本文提出了采用多线程编码机制和双缓冲区交替采集的方案,从而解决了图像采集与视频编码的同步问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 视频监测系统的发展与应用
• 1.2.1 视频监测系统的发展
• 1.2.2 视频监测系统的应用
• 1.3 嵌入式系统的概述
• 1.3.1 嵌入式系统定义与特点
• 1.3.2 嵌入式操作系统简单介绍及选择linux系统原因
• 1.3.3 嵌入式系统应用
• 1.4 嵌入式web服务器
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 系统总体设计
• 2.1 系统硬件设计
• 2.1.1 系统硬件架构
• 2.1.2 FLASH存储器接口电路设计
• 2.1.3 SDRAM接口电路设计
• 2.1.4 以太网芯片CS8900A接口电路设计
• 2.1.5 其它外围电路
• 2.2 系统软件设计
• 2.2.1 系统软件架构
• 2.2.2 宿主机开发环境的建立
• 2.2.3 具体开发模式
• 2.3 本章小结
• 第3章 linux系统的移植与主要驱动模块开发
• 3.1 嵌入式linux操作系统的移植
• 3.1.1 启动代码BootLoader的原理与移植
• 3.1.2 linux内核的裁剪与移植
• 3.1.3 文件系统的移植
• 3.2 摄像头驱动开发
• 3.3 LCD驱动开发
• 3.4 本章小结
• 第4章 应用软件设计
• 4.1 linux下的视频采集
• 4.1.1 视频采集模块设计与实现
• 4.1.2 视频采集图像在LCD上的显示
• 4.2 H.264压缩算法的移植与优化
• 4.2.1 视频压缩的必要性
• 4.2.2 H.264压缩算法的移植
• 4.2.3 基于本系统平台的优化
• 4.2.4 基于监测场景特点的优化
• 4.2.5 算法优化后的测试
• 4.3 视频采集与编码模块同步的实现
• 4.4 视频传输模块的开发
• 4.5 远程监测端测试
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文