基于ARM11嵌入式远程监控系统的分析与设计

摘要：为了更好的降低监控成本，提高系统布防的简易性;同时提高传输速度，达到更好的监控效果。采用三星公司S3C6410开发板，及其自带功能强大的ARM11处理器来设计监控系统，利用开源软件mjpg_stream，GCC编译工具，搭建windows和linux下的网络监控系统。实验结果表明，该系统采集图像清晰，达到预期的设计目标。

嵌入式远程监控系统简介及应用前景：嵌入式远程监控就是本地PC机，通过访问http开头的网络地址，对远程终端监控设备进行控制，监控人员不用亲临被监控区域的一类视频监控系统设备。嵌入式监控设备避免了恶劣环境对人的影响和监控的不利因素，同时也可以做到据点监控，参数修改，达到各种灾害的提前控制。可广泛用于军事监控，道路监控，学校宿舍监控等。传统的监控设备有以下一些不足之处：1)普遍采用拨号方式进行数据传输，占用大量网络资源，使用成本较高，工作效率低，可靠性不高和传输速率低，不适合更广泛的推广。2)硬件的要求较高，更新换代周期较长，体积庞大，不适合长久的发展线路。3)系统的针对性也较强，产品的各种技术手段，参数都处于半封闭或封闭状态，可移植性较差。

嵌入式远程视频监控系统的优点：1)嵌入式视频监控系统易于移植，能够在linux系统和windows下同时开发;2)对监控设备要求较低，只需要能够联网，并且只需要安装IE等浏览器;3)各种不同版本的监控设备设备和软件层出不穷，跟新较快，能够实时的满足监控要求;4)丰富的人机交换界面。除了以上几点外，还有包括能够克服恶劣环境，加上红外模块能够实现夜晚的监控，监控设备图形界面的丰富，达到控制的多样化等不同优点。

1 嵌入式远程监控系统的硬件组成

任何系统设备，都是由硬件和软件组成。本文审计使用的嵌入式系统是由ARM11开发板，摄像头，开源软件以及PC机所构成。

1)S3C6420开发板：ARM是一款低功耗、高性价比的RSIC处理器，可广泛应用于移动电话和通用处理等领域;S3C6410为2.5 G和3 G通信服务提供了优化的硬件性能，内置强大的硬件加速器：包括运动视频处理、音频处理、2D加速、显示处理和缩放等;S3C6410集成了一个MFC(Multi—Format video Codec)支持MPEG4/H.263/H.264编解码和VC1的解码，能够提供实时的视频会议以及NTSC和PAL制式的CVBS输出;S3C6410处理器内置一个采用先进技术的3D加速器，支持OpenGL ES 1.1/2.0和D3DM API，能实现4M triangles/s的3D加速;S3C6410包含了优化的外部存储器接口，该接口能满足在高端通信服务中的数据带宽要求。且具有性能优越的处理器——ARM11，性能高，处理频率快，具有强大的ARM指令集体系结构，对视频监控的速度和画面质量有着很大的提高。

2)PC机：文中采用的是联想G470笔记本电脑，安装了IE浏览器。主要是作为显示设备。

3)摄像头：摄像头的选取一定是要摄像头支持UVC视频格式的摄像头，并非任何一种都可以的，否则将会出现错误，本文后面就遇到过，本文采用的是炫魔摄像头。

2 系统的总体设计

2.1 整体的框图设计

如图1所示，该监控系统前端采用中星微电子芯片的摄像头，给开发板加上红外模块可以采用专用的红外摄像头，采集得到红外图像;核心设备：采用较先进的以ARM11为核心处理器的S3C6410开发板，ARM11微处理器具有处理数据频率高，传输速度快——64位的数据通道，可选的浮点运算，支持各种不同的计算机语言(C，C++等)等特点。

2.2 ping通开发板和PC机

保证开发板和PC机处于同一个网段，只有在同一个网段的情况下，双方才能够很好的数据互通，在这里我们采用开发板和PC在一个路由器下，运用ping这个命令来实现(ping不仅仅是windows下的命令，在unix和linux下也有这个命令，它是一个通信协议，是ip协议的一部分，也是tcp协议的一部分，Ping在Windows下是自带的一个可执行命令。利用它可以检查网络是否能够连通，用好它可以很好地帮助我们分析判定网络故障。应用格式：Ping+IP地址)，最终ping通的结果如图所示，如果没有ping通的话，开发板和PC将不能够实现互通，图2是ping通的图像显示。

2.3 交叉编译环境的搭建

GCC编译器：即不同处理器之间的交叉编译工具，Linux系统下的GCC(GNU C Compiler)是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器，是GNU的代表作品之一。GCC是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%～30%。GCC编译器能将C、C++语言源程序、汇程式化序和目标程序编译、连接成可执行文件，如果没有给出可执行文件的名字，GCC将生成一个名为a.out的文件。在Linux系统中，可执行文件没有统一的后缀，系统从文件的属性来区分可执行文件和不可执行文件。而GCC则通过后缀来区别输入文件的类别，一般情况下windows下编译出来的后缀名为.c文件。

宿主机上安装的fedora发行版的Linux内核，这里使用的是ARM—linux—gcc 4.3.0.

2.4 mjpg—stream库的移植

根据mjpg_stream源代码，默认的网络输出端口：output[0]=“output_http.so—port 8080”;默认的输入端口：char*input=“in put_uvc.so--resolution 640x480--fps 5--device/dev/video0”;而不是每一个开发板的活动端口都是video0，因此我们需要重新进行编译。采用之前的编译工具GCC编译器，利用make和makefile(make和makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作)命令进行编译，形成可执行文件也就是如图所示的mjpg_streamer文件格式，即是开发板当中的可执行文件。前面我们已经提到，所采用的摄像头一定要支持UVC格式的摄像头，图3就是不支持UVC和活动端口不连接的时候的错误提示，图4就是正确的提示信息。