主頁（http://www.130131.com）：基于OMAP5912遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。本設(shè)計(jì)采用OMAP5912 處理器[1]設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于B/S模式的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不僅解決了傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的弊端，而且彌補(bǔ)了單核處理器在視頻編碼方面的不足。

OMAP5912是由ARM926EJ-S MPU內(nèi)核和TMS320C55x DSP內(nèi)核組成的雙核處理器, ARM926 可滿足控制和接口方面的處理需要，而且支持廣泛的操作系統(tǒng)，而C55x 系列DSP可提供對低功耗應(yīng)用的實(shí)時(shí)多媒體處理的支持。因此，將OMAP5912用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中時(shí)，可以利用ARM核實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口、控制和通訊，利用DSP核實(shí)現(xiàn)視頻編碼，從而可以組成一個(gè)高速、清晰、低功耗、具有良好人機(jī)交互的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)以O(shè)MAP5912電路板和攝像頭為硬件，以Montavist Linux操作系統(tǒng)，攝像頭驅(qū)動程序、H.264編碼器、網(wǎng)絡(luò)通信程序?yàn)檐浖�，以帶IE瀏覽器的PC機(jī)為監(jiān)控端。在服務(wù)器端OMAP5912的ARM核通過驅(qū)動程序啟動攝像頭進(jìn)行視頻采集，利用DSP/BIOS Bridge將獲得的視頻傳送給DSP核，DSP核利用優(yōu)化后的H.264編碼器對視頻編碼，然后將編碼后的視頻回送給ARM核，ARM核通過網(wǎng)絡(luò)通信程序與監(jiān)控端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。用戶監(jiān)控端對視頻解碼并播放視頻，同時(shí)可以通過IE瀏覽器對攝像頭進(jìn)行控制及參數(shù)設(shè)置。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)即為OMAP5912電路板的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中，電源管理芯片采用TPS65010；DDR采用K4X56163PE芯片；NOR FLASH采用兩MT28F128J3FS-12芯片；音頻CODEC芯片采用TLV320AIC23；以太網(wǎng)接口芯片采用LAN91C96；另外還設(shè)計(jì)有USB接口、UART接口、音頻輸入輸出接口、JATG/Multi-ICE仿真調(diào)試接口及四個(gè)擴(kuò)展接口。OMAP5912 電路板原理框圖如圖2所示。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能是采集視頻并進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，軟件部分設(shè)計(jì)主要包括軟件平臺的構(gòu)建、攝像頭驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)、視頻采集和視頻編碼的實(shí)現(xiàn)、嵌入式WEB服務(wù)器的構(gòu)建、視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。

1）開發(fā)平臺的建立
在應(yīng)用程序開發(fā)前，首先需要在OMAP5912電路板中建立起軟件平臺，主要步驟如下：
（1）在PC機(jī)中安裝MontaVista Linux嵌入式操作系統(tǒng)。
（2）移植u_boot到目標(biāo)板中
（3）Linux內(nèi)核配置并增加如下兩個(gè)模塊：
①M(fèi)ultimedia devices→<*>Video For Linux→[*]V4L information in proc filesystem；
②USB Support→USB Multimedia devices→<*>USB OV511 Camera support；
修改一些參數(shù)，其中最重要的是修改Makefile文件：
ARCH:= OMAP
CROSS_COMPILE=arm_v4t_le-
最后執(zhí)行如下命令生成內(nèi)核鏡像文件：
#make dep #創(chuàng)建內(nèi)核依賴關(guān)系
#make clean #清除中間文件
#make uImage #創(chuàng)建內(nèi)核鏡像文件

（4）使用tftp方式下載內(nèi)核鏡像文件

（5）掛載根文件系統(tǒng)
在應(yīng)用程序的開發(fā)過程中，一般通過網(wǎng)絡(luò)以N FS方式來掛載在L inux主機(jī)上的文件系統(tǒng), 這樣就不必要每次有改動都要重新燒寫文件系統(tǒng)的鏡像文件。它的實(shí)現(xiàn)基于對主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的配置并啟動N FS 服務(wù), 向Linux 主機(jī)的/etc/exports文件添加下列一行：
/home/luowei/montavista/filesys *(rw,no_root_squash,no_all_squash,sync)
并運(yùn)行下列命令使得設(shè)置生效：
#exportfs –a
#service nfs restart
說明：/home/luowei/montavista/filesys為本人宿主機(jī)上的根文件系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際情況修改。

（6）系統(tǒng)測試
在/home/luowei/montavista/filesys/home建立一個(gè)hello.c文件，并使用如下命令編譯成目標(biāo)板可執(zhí)行文件hello：
/opt/montavista/previewkit/arm/v4t_le/bin/arm_v4t_le-gcc –o hello hello.c
進(jìn)入目標(biāo)板上相同目錄并執(zhí)行./hello，若能正確運(yùn)行，表明系統(tǒng)搭建成功。

2）視頻采集和編碼
（1）攝像頭驅(qū)動程序設(shè)計(jì)
驅(qū)動程序的作用在于把設(shè)備映射為一個(gè)特殊的設(shè)備文件, 用戶程序可以像對其它文件一樣對此設(shè)備文件進(jìn)行操作[2]。系統(tǒng)的攝像頭驅(qū)動程序包括攝像頭打開模塊Camera_Open()、攝像頭控制模塊（包括中斷請求，攝像頭初始化、啟動、攝像頭寄存器設(shè)置、DMA請求及啟動）和攝像頭關(guān)閉模塊Camera_Release()。然后將驅(qū)動程序定義在struct file_operations中，供內(nèi)核Video4Linux的API函數(shù)調(diào)用�？紤]到Linux自帶OV511的驅(qū)動程序，設(shè)計(jì)采用OV511芯片的網(wǎng)眼攝像頭OV3000。

（2）視頻采集
設(shè)計(jì)使用Video4Linux模塊[5]提供的API函數(shù)進(jìn)行視頻采集，主要函數(shù)包括：
①dev?=?open(Camera_Open?,O_?RDWR);打開視頻捕獲設(shè)備。
②ioctl?(dev?,?VIDIOCGCAP?,?&vid_
caps)?獲取該視頻設(shè)備的相關(guān)性能。
③ioctl?(dev?,?VIDIOCGCHAN?,?&vid_
chnl);獲取攝像頭通道的相關(guān)參數(shù)。
④ioctl?(dev?,?VIDIOCGFBUF?,?&vid_
buf)?;獲取幀緩沖的屬性。
⑤ioctl?(dev?,?VIDIOCGPICT?,?&vid_pi);獲取圖片采集的設(shè)置。
⑥ioctl?(dev?,?VIDIOCSPICT?,?&vid_pic);設(shè)置圖片采集的相關(guān)參數(shù),包括顏色深度、調(diào)色板類型、亮度、對比度等。
⑦ioctl?(dev?,?VIDIOCSWIN?,?&vid_win);設(shè)置圖像采集的視區(qū)參數(shù)。
⑧fwrite?(m_buf?,1?,230400?,p)?;采集的數(shù)據(jù)存入。
⑨ioctl?(?dev?,?VIDIOCMCAPTURE?,?
&vid_mmap);開始俘獲一幀。

    設(shè)計(jì)中使用內(nèi)存映射mmap()[3]方式截取視頻幀，即先使用ioctl()函數(shù)獲得攝像頭存儲緩沖區(qū)的幀信息，之后修改video_mmap中的設(shè)置，接著使用mmap()把攝像頭對應(yīng)設(shè)備文件映射到內(nèi)存區(qū)，完成視頻采集。

（3）視頻編碼
    設(shè)計(jì)采用OMAP5912的DSP核進(jìn)行視頻編碼，能充分發(fā)揮OMAP5912的雙核優(yōu)勢。在編碼器的選擇上，考慮到H.264和以前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（如H.263和MPEG-4）相比，在壓縮性能上有較大的提高，本設(shè)計(jì)選擇適合嵌入式系統(tǒng)的x264-20060612版本H.264編碼器�？紤]到監(jiān)控視頻場景的特點(diǎn)，選擇如下編碼方案：
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)