基于ARM的遠程無線視頻監(jiān)控終端設計

目前在視頻監(jiān)控系統(tǒng)領域中，有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)較為普遍，然而其有效距離短、成本高，僅適用于小范圍的區(qū)域監(jiān)控，而對于一些特殊的監(jiān)控場合，如油田采油現(xiàn)場、遠程環(huán)境采樣、災害或突發(fā)事件現(xiàn)場等，由于監(jiān)控點的分布范圍比較廣，難以架設線纜，因此有線視頻監(jiān)控受固有物理布線的限制無法實現(xiàn)。但遠程無線視頻監(jiān)控卻不受限制，可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護方便、擴容能力強等優(yōu)點。同時隨著計算機技術和通信技術的發(fā)展，將嵌入式系統(tǒng)技術、無線通信技術和基于TCP／IP的Internet技術結合在一起的嵌入式遠程無線視頻監(jiān)視系統(tǒng)已成為可能。
監(jiān)控系統(tǒng)大多都符合“控制中心一監(jiān)控終端”的構建模式?？刂浦行呢撠熓占鞅O(jiān)控終端上傳的監(jiān)控信息，發(fā)送各種操作命令，控制監(jiān)控終端。監(jiān)控終端置于遠離控制中心的各監(jiān)控點，負責信息采集、傳輸和響應控制中心發(fā)出的控制命令。由于監(jiān)控終端對信息數(shù)據(jù)處理的能力和精度將影響整個系統(tǒng)的最終性能。ARM微處理器是一款高速、高性能的嵌入式處理器，適合加入操作系統(tǒng)，完成代P／IP協(xié)議，USB通信等復雜功能；速度快，存儲空間大，適用于視頻處理；具有很強的控制和事物調(diào)度能力，適用于那些既有數(shù)據(jù)處理又有大量事務需要處理的場合。因此，提出了一種基于ARM的監(jiān)控終端設計方案。

1 監(jiān)控終端的硬件設計
監(jiān)控終端的硬件設計主要由3部分組成，1)由視頻解碼器和視頻編碼壓縮器組成的視頻采集處理模塊；2)以ARM微處理器、存儲器等組成的中央管理控制模塊；3)以GPRS為主的無線傳輸模塊。現(xiàn)場信息通過攝像頭進入SAA7111A進行A／D轉換，將模擬視頻信息變成數(shù)字信息，然后再經(jīng)過IME6400進行MPEG-4編碼壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)進入嵌入式處理器S3C2440，最后S3C2440將壓縮數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送出去。其中ARM微處理器控制整個監(jiān)控終端。ARM微處理器采用16／32位RISC嵌入式處理器S3C2440。它利用ARM920T內(nèi)核為手持設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。監(jiān)控終端的硬件結構框圖如圖1所示。

1．1 視頻采集處理模塊
視頻采集處理模塊主要由視頻A／D轉換解碼器SAA7111A和視頻編碼壓縮器IME6400組成。SAA7111A是一種增強型視頻輸入處理器，它集A／D轉換與解碼功能于一身?，F(xiàn)場視頻信息通過攝像頭從SAA7111A的4個模擬輸入端AI11、AI12、AI21、AI22的某一引腳引入。經(jīng)A／D轉換后，產(chǎn)生的Y和UV信號經(jīng)格式化后從VPO[15：0]引腳輸出。SAA7111A的所有功能均是在I2C總線控制下完成的，嵌入式微處理器S3C2440通過I2C總線對SAA7111A內(nèi)部的32個寄存器進行配置。SAA7111A內(nèi)部功能原理如圖2所示。

IME64400支持MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4 3種格式的視頻壓縮編碼標準；其圖像大小可以編程設定，最大尺寸可達2 048x2 048；碼率支持固定和可變碼率壓縮，并且支持動態(tài)檢測。IME6400將SAA7111A數(shù)字化后的視頻數(shù)據(jù)送入到IME6400內(nèi)部進行MPEG-4壓縮編碼，編碼后的數(shù)據(jù)流經(jīng)SDRAM進行緩存，然后流經(jīng)1 KB的FIFO緩沖區(qū)用來滿足編碼數(shù)據(jù)的快速傳遞，當FIFO溢出時，其GPI00引腳將產(chǎn)生一個下降沿的中斷通知主控芯片讀取FIFO中的數(shù)據(jù)。S3C2440通過數(shù)據(jù)線與IME6400的主機接口相連并對其內(nèi)部的一系列的寄存器進行設置，IME6400的內(nèi)部功能框圖如圖3所示。