嵌入式网络技术应用
《PLC 技术应用200 例》
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基于Linux 的嵌入式网络摄像机设计
Web Camera Des ign Bas ed On Embedded Linux
(西南石油大学)梅大成杨大千赵娜
MEI DACHENG YANG DAQIAN ZHAO NA
摘要:本嵌入式网络摄像机采用高性能ARM9 芯片微处理器, 内置嵌入式Web 服务器。通过嵌入式多任务操作系统采集摄像
机视频数据; 采集的视频信号数字化后经MJPEG 算法压缩, 再通过内部总线送到内置的Web 服务器; 使用者可以直接用浏
览器观看Web 服务器上的摄像机图像; 通过通用网关接口CGI , 授权用户还可以控制摄像机、云台和镜头的动作或直接通
过Web 页面对系统进行配置。
关键词:V4L; ARM; Linux; CGI;MJPEG
中图分类号:TP393.17 文献标识码:A
Abstr act:This embedded web camera takes the powerful ARM9 chip as MPU, there is a embedded web server inside it. The camera
captures the video through embedded multitask operating system; the digital video has been compressed by MJPEG algorithm before it
is sent to inner web server through interior bus; the users can view camera’s video directly by internet explorer and the users who
are authorized can also control camera、the motion of cloud- station and lens or configure the parameters of the embedded web camera
straightly by Common Gateway Interface.
Key Words:V4L, ARM, Linux, CGI, MJPEG
文章编号:1008- 0570(2007)08- 2- 0045- 03
引言
基于同轴电缆的视频监控系统结构复杂、稳定性差、可靠性
低且价格昂贵, 因而出现了嵌入式网络摄像机等远程Web 视频
监控系统。本嵌入式网络摄像机, 采用高性能的ARM9 芯片作
微处理器, 内置嵌入式Web 服务器—Boa, 通过嵌入式多任务操
作系统—Linux 采集摄像机视频数据; 摄像机采集的视频信号数
字化后经MJPEG 算法压缩, 压缩后的视频流再通过内部总线送
到内置的Web 服务器; 通过在网页中嵌入图像播放器, 用户可
以直接通过浏览器观看Web 服务器上的摄像机图像; 通过通用
网关接口CGI, 授权用户还可以控制摄像机、云台和镜头的动作
或直接通过Web 实现对系统进行配置。
1 嵌入式网络摄像机系统原理及组
成结构
嵌入式网络摄像机的基本原理:在嵌入式Linux 操作系统中
内置Web 服务器Boa, 摄像机采集视频信号并将其数字化, 经
MJPEG 压缩后, 传送到内置的Web 服务器, 通过Web 页面将视
频信息发布到Internet。由于嵌入式网络摄像机是视频采集终端
和Web 服务器的融合, 因此, 用户可以直接通过浏览器观看摄
像机拍摄的视频图像, 达到远程监控的目的。
整个系统由视频采集模块、视频压缩模块、Web 服务器、通用
网关接口、Web 页面等5 个部分组成。其硬件结构如图1 所示:
图1 嵌入式网络摄像机硬件结构图
视频采集模块包括以S3C2410X 为核心的中央控制和数据
处理中心, 以及USB Camera 数据采集单元。中央控制和数据处
理中心主要完成视频采集终端的控制和视频图像的压缩;Web
服务器完成基本服务器的功能, 负责响应HTTP 请求, 配合视频
采集、压缩模块完成图像信息发布; 通用网关接口—CGI, 可以
根据用户输入的数据信息, 控制摄像机、云台和镜头的动作或直
接通过Web 实现对系统进行配置。
嵌入式微处理器是嵌入式系统的“硬核”。微处理器的选择
将对整个嵌入式系统的成本和性能产生决定性的影响。目前, 比
较流行的处理器主要有:Power PC 、MIPS、Intel、ARM等。ARM
( Advanced RISCMachines) 公司是一家全球领先的嵌入式微处
理器IP(Intellectual Property )核提供商, 它设计了一系列高性能、
低功耗、低成本和高可靠性的RISC 处理器核、外围部件和系统
级芯片应用解决方案。当前, ARM系列微处理器核广泛应用于
便携式通讯设备、手持终端、多媒体数字消费产品等嵌入式系统
解决方案中。本设计选用以ARM920T 为核心的S3C2410X 32
位微处理器, 该处理器集成了LCD 控制器、USB Host、USB
梅大成:副教授硕士
基金资助:本文得到国家十五科技攻关项目基金资助
(2004BA616A- 1- 01)
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技
术
创
新
中文核心期刊《微计算机信息》( 嵌入式与SOC)2007 年第23 卷第8-2 期
360元/ 年邮局订阅号: 82-946 《现场总线技术应用200 例》
嵌入式网络技术应用
Slave、NAND 控制器、中断控制、功率控制、UART、SPI、
SDI/MMC、IIS、GPIO、RTC、TIMER/PWM、ADC 等丰富的资源。
操作系统是嵌入式系统的“软核”。早期的嵌入式系统, 由
于当时还没有操作系统的概念, 系统的主要功能都是用汇编语
言实现的, 其兼容性、通用性及扩展性都很差。随着硬件性能不
断提高, 在嵌入式系统中使用通用操作系统已成为现实。在嵌
入式系统中引入操作系统后, 利用软件工程的思想指导嵌入式
系统开发, 其开发效率和资源可重用率都将得到很大的提高。
目前较为流行的嵌入式操作系统有:VxWorks、Neculeus、WindowsCE
、Linux 等。相对其它商业操作系统, Linux 这个开源网络
操作系统有以下独特优势:
(1) 价格低廉。在保证产品性能的前提下, 价格永远都是系
统设计时必须考虑的重用因素之一。由于Linux 来源于开源社
区, 相对于其它商业操作系统, 其价格几乎为零。
(2) 文档丰富。全世界的Linux 程序员都是技术顾问, 任何
人都可以在开源社区得到其系统所需要的文档和帮助。
(3) 网络性能优良。与Unix 一脉相承的Linux 支持多种网络
协议, 并能够使系统长期稳定运行。
(4) 知识创新。在国产操作系统中, 嵌入式操作系统被认为
是唯一可以赶超国外同行的操作系统。而Linux 是操作系统中
的佼佼者, 任何人都可以遵照GPL 规则发布包含自己知识产权
的产品, 可以高效地进行知识创新, 少走弯路。
为此, 本设计选用高性能ARM9 芯片和嵌入式Linux 操
作系统。