基于ARM的嵌入式無線視頻采集系統設計

　　國內外市場上主要推出的是數字控制的模擬視頻監控和數字視頻監控兩類產品［1］。前者的技術發展已經非常成熟，產品性能穩定，在實際工程中得到了廣泛應用。后者是新近崛起的以計算機技術及圖像視頻壓縮技術為核心的新型視頻監控系統，該系統在解決模擬視頻監控系統的部分弊端的基礎上迅速崛起。在互聯網的普遍推廣和網絡帶寬逐漸提高的背景下，視頻監控技術飛速發展，出現了集多媒體技術、網絡通信技術、嵌入式技術于一體的嵌入式網絡視頻監控系統。

　　目前國內嵌入式視頻監控系統的研究有了很大的發展，但是國內對嵌入式無線視頻監控系統的研究還比較少。本文介紹了自主開發的基于ARM的嵌入式無線視頻采集系統設計方案。該方案采用S3C2410嵌入式處理器和ARMLinux操作系統，利用通過自行開發的視頻服務器軟件，通過3G無線上網卡完成客戶端與視頻服務器的通信。介紹了系統的硬件結構、服務器端軟件的總體結構、驅動程序的構建、圖像的采集和壓縮以及傳輸模塊的設計，并進行了測試。實驗結果表明，系統采用H.264編碼技術在保證視頻傳輸質量的同時具有良好的帶寬適應能力。

　　1 系統總體結構

　　本系統由監控現場攝像頭、嵌入式視頻服務器、客戶端三部分組成。監控現場的攝像頭實現圖像的采集，并把采集的圖像信息通過內部總線傳送給嵌入式視頻服務器。嵌入式遠程視頻監控系統是一個基于S3C2410處理器、H.264壓縮、Web服務器和Linux操作系統的嵌入式系統，它的主要功能是對攝像頭采集到的圖像進行H.264壓縮編碼，并對編碼后的圖像通過3G無線網絡進行傳輸?？蛻舳酥饕瓿蓤D像的接收和解壓縮，用戶可以通過Web瀏覽器訪問嵌入式視頻服務器來觀看攝像頭采集到的圖像，從而實現遠程視頻監控。嵌入式遠程視頻監控系統總體結構如圖1所示。

　　圖1 嵌入式遠程視頻監控系統總體框圖

　　2 系統硬件結構

　　系統硬件由圖像傳感器MI360、3G無線模塊MC8630、圖像壓縮芯片ZC0301、微處理器芯片S3C2410、以太網控制芯片、SDRAM等芯片組成。S3C2410具有低功耗、精簡而出色的全靜態設計等特點，具備MMU存儲器管理功能，擁有獨立的16 KB指令和16 KB數據緩存，在高性能和低功耗特性方面提供了可靠的性能。無線模塊選用中興3G模塊 MC8630，數據速率為前向：3.1 Mb/s max，反向：1.8 Mb/s max。

　　為了降低成本，簡化設計，本方案選用中星微的ZC0301作為視頻壓縮編碼芯片，Vimicro ZC0301主要由系統控制、圖像信號處理、次取樣和水平掃描、JPEG編碼器和USB設備控制五大功能模塊組成。CMOS圖像傳感器選擇美光的 MI360，它采用VGA標準（30萬像素），感光面積為1/4英寸，有效像素649H×489H，采用低噪聲技術，噪聲等級達到CCD標準。MI360 和ZC0301壓縮編碼芯片完成視頻數據的采集、壓縮和編碼。系統硬件結構如圖2所示。

　　圖2 嵌入式監控系統硬件結構