基于ARM平台的网络视频监控系统的设计与实现
基于 C8051f320 的集成运放参数测试系统设计
基于ARM平台的网络视频监控系统的设计与实现
张长春，杨浩，尹芳辉，吴国梁
（重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044）
摘要：介绍了一种基于 S3C2440 硬件平台和嵌入式
Windows CE 操作系统的远程视频监控系统的总体设计方
案，详细阐述了系统的总体结构和各部分功能特点，对
系统视频采集，系统定制进行了详细分析。与传统的视
频监控系统比较，该方案具有体积小，成本低，稳定可
靠等优点。
关键词：视频采集；系统定制；嵌入式 Windows CE；系
统移植
0 引言
视频监控系统是安全防范系统的组成部分，
它是一种防范能力较强的综合系统。现今监控系
统已经步入了数字化、网络化时代，即视频从前
端图像采集设备输出时即为数字信号，并以网络
为传输媒介，采用流媒体技术实现视频在网上的
多路复用传输。使用嵌入式系统实现远程视频监
控技术，符合网络化数字化的特点，对公安、安
防等行业有着重要的现实意义。
视频监控系统一般采用基于 PC 机平台+视
频采集卡的形式，该方案系统体积大、成本高，
在远距离、多点系统中实现困难。本设计采用三
星公司的 S3C2440 硬 件平台，软 件平台是
Windows CE.net 操作系统内核，由于 Windows
CE.net 操作系统本身是微软开发的，其操作界面
和 Windows XP 等具有很多的相同点，所以具有
很好的人机交互界面。并且 Windows CE.net 操作
系统具有优良的网络支持性能，较好地满足了系
统的需要。
1 系统硬件设计
该监控系统主要由现场网络高速摄像头与
传感器、监控系统控制器(Web 服务器)、客户端
浏览器 3 部分组成。其中，利用 ARM920T 内核
的 S3C2410 处理器并移植嵌入式 Linux 操作系统
构成的监控系统控制器是该系统的核心,如图 1
所示，具体包括视频信号压缩编码模块、控制模
块、网络接口模块等。主要完成图像信号与传感
器信号的管理、LCD 触摸屏驱动、UART 接口、
以太网控制器、键盘驱动、控制信号的解释执行、
网络数据的收发等功能。这些模块全部集成在一
个设备中,安装、调试方便。同时,该控制器可通
过网络进行远程设置,非常适合无人值守系统以
及恶劣环境下的参数监控。
S3C2440
处理器
JTAG 复位电路
FLASH
SDRAM
以太网接口模
块
控制串
口
数字I/O
串口
视频采
集模块
图 1 基于 ARM 平台的网络视频监控系统框图
图 1 基于 ARM 平台的网络视频监控系统框
图传感器的数据采集由处理器S3C2410芯片上的
A/D，D/A 接口以及相关的控制程序完成。图像
信号由 USB 摄像头采集后，经 JPEG 视频压缩传
送给 S3C2440 嵌入式处理器为基础的 Web 服务
器，监控人员利用远端 PC 机上的客户端浏览器，
经由网络通过访问 Web 服务器的方式获得现场
的视频图像和监控数据并进行远程控制。视频对
象的采集选用台电科技的 MG77 摄像头。监控系
统控制器的核心 CPU 选用基于 ARM920T 内核的
16/32 位 RISC 处理器 S3C2440X。该处理器功能
强大、性价比高、功耗低、提供了一套较完整的
通用外围设备接口，带 MMU(内存管理单元)，可
支持 Linux， Windows CE 等多种操作系统的移
植。网络接口模块中的以太网接口芯片选用
Cirrus Logic 的 10 M/100 M 自适应以太网控制芯
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重庆市电机工程学会 2008 年学术会议论文
片 CS8900。
2 系统的软件设计
2.1 Windows CE.net嵌入式操作系统
Windows CE.net 系统是微软推出的一种 32
位的嵌入式操作系统它具有良好的模块性、良好
的多媒体功能和友好的人机交互界面。
Windows CE.net 系统一般主要包含 4 个模
块，它们分别是：
ò 内核模块。
ò 对象存储模块。
ò 图像、窗口和事件子系统模块。
ò 通信模块。
和其他常 见的操作 系统一样 ，内核 是
Windows CE.net 的核心。它主要负责内存管理、
进程间调度等功能。同时还要管理虚拟存储、多
任务处理等。通信模块则主要负责对 I/O 接口的
支持、远程访问服务、局域网、无线服务和相应
的传输控制协议等。图 2 是 Windows CE.net 的体
系结构。
相关的硬件平台
相关的驱动程序
内核 对象存储
GWES 网络与通信
开发工具 Shell
Windows CE的应用程序
图 2 Windows CE.net 的体系结构
2.2 Windows CE.net平台的定制
Platform Builder 是微软公司推出的一款用于
嵌入式平台定制和驱动程序开发的工具。使用
Platform Builder 定制一个平台，主要包括下面几
个部分：
ò 生成操作系统镜像。
ò 生成 BSP 包，主要包括 OAL 和驱动程序。
ò 添加新的组件，主要包括驱动程序和应用程
序。
ò 修改平台的组件。
ò 设备平台的属性和环境变量。
ò 设置远程连接属性，以便进行操作系统的下
载。
ò 下载操作系统，主要包括下载操作系统到硬
件平台和下载操作系统到模拟器。
ò 进行相应的调试，主要包括硬件平台的调试
和模拟器的调试。
2.3 应用程序开发
本系统采用Windows CE嵌入式操作系统及
Embedded Visual C++4.0开发环境。Windows CE
是一种具有抢先式多任务功能与强大通信能力
的嵌入式操作系统，也是微软为工业和移动产品
领域而设计的全新操作系统。根据应用环境的特
点，Windows CE被设计成具有高度模块化、良好
实时性、强大通信能力、优异图形显示功能、支
持多种CPU的嵌入式操作系统[5] 。Embedded
Visual C++4.0 是微软公司推出的针对Windows
CE的可视化开发工具，可以利用它来开发大规模
的Windows CE应用程序。系统实现流程如图3所
示（见下页）。
平台的软件实现主要考虑以下几个方面：
（1）视频压缩编码
本系统中的视频压缩编码采用 JPEG 标准。
JPEG(Joint Photographic Experts Group)全称为联
合图像专家组，是国际电话与电报咨询委员会
CCITT 与 ISO 联合成立的一个小组，负责制定静
态图像的编码标准。JPEG 主要采用了以 DCT 为
基础的有损压缩算法，由于视频的帧内编码就是
静态图像的编码，所以 JPEG 用于视频编码标准
中。
（2）网络通信协议
本系统采用 RTP 协议。为了支持网络实时传
输服务，提供数据实时传输的标准，1996 年 IETF
（Internet Engineering Task Force）的视频 /音频工
作组制订了 RTP 实时传输协议。RTP 协议具有简
单性，灵活性，支持多播，可扩展性等特点。RTP
协议的使用领域有：简单多播音频会议，音频视
频会议，混合器和解释器。尽管最初 RTP 是为满
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基于 ARM 平台的网络视频监控系统的设计与实现
足多用户多媒体会议应用程序的需要而设计的，
但它并不局限在这类应用中。RTP 还可用于连续
数据存储、交互分布式仿真、实时控制测量等应
用中。
视频源输入
视频源检测 非正常退出
参数读入
正常退出操作
视频数据编码
打包 网络 接收视频数据
视频数据解码
视频图象回显
False
Ture
NO
YES
图 3 系统实现流程图
完成操作。
图 4 系统帮助界面
3 结束语
利用嵌入式系统实现远程视频监控符合数
字化、网络化的发展趋势，具有布线集中，设备
简单，体积小，成本低等特点，与传统的视频监
控方案比较有不可比拟的优越性。前端采集部分
采用 S3C2440 微处理器，利用其自身提供的视频
接口，图像采集的速度完全可以达到动态显示的
要求(在 400M 的时钟频率下，QVGA 图像可以达
到 20 帧/秒的显示速率)。本文作者的创新点：采
用图像压缩编码和网络技术，可实现视频数据的
多路复用传输。监控端采用基于 JPEG 的视频对
象分割方法，利用相邻帧视频对象的差异，实现
智能报警。
参考文献
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[2] 陈福，马莉等．基于嵌入式系统的视频图像捕获研究
与实现．微计算机信息，2005，12
[3] 李驹光，郑耿．基于嵌入式 Windows CE 的设备驱动
程序开发(二)．电脑编程技巧与维护，2005，(12)
[4] Stevens．TCP/IP 详解．卷 1：协议[M]．北京：机械
工业出版社，2003：361-372．
3 结束语
基于 MS-Agent 的多媒体自助学习软件具有
灵活的人机交互功能，学习者在学习过程中可以
选择不同的助手作为其好伙伴参加学习；如果配
合语音输入，学习者可以实现更加丰富有趣的声
控学习。实践证明，将 Agent 技术应用于多媒体
软件开发，不仅能促进教学软件的质量与教学活
动方式发生新的飞跃，而且能为实现情景化和个
别化教学开辟新的途径。
参考文献
[1] 王汝传 徐小龙 黄海平：智能 Agent 及其在信息网络
中的应用，北京邮电出版社，286-305，2006,
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馆，12-13，2005(1),
[3] 陈旭：电子商务交易中基于 Agent 的协商机制及策略.
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基于ARM平台的网络视频监控系统的设计与实现
作者： 张长春， 杨浩， 尹芳辉， 吴国梁
作者单位： 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆,400044
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2.学位论文 刘晓鸣 移动计算数字集群终端的定制与实现 2008
随着移动计算技术的发展，移动计算系统从功能单一的单模块系统转变为可自由定制和裁剪的功能复杂的多模块系统。在行业通信上，数字集群终端的应用非常广泛，但功能单
一，不具备良好的可扩展性和通用性，且均为国外生产，价格昂贵。因此，利用移动计算系统架构定制数字集群终端，不仅能加强其可扩展性和通用性，而且在开发具有自主知识产
权的集群通信设备上具有重要意义。
本文首先综述了TETRA数字集群通信系统及其特点，并结合奥运的实际需求，给出了移动计算数字集群终端的软硬件架构。终端使用Windows CE嵌入式操作系统作为其软件核心
，针对数字集群终端的特殊应用，文中进而详细分析了Windows CE操作系统对其的设计需求以及如何按需求对Windows CE操作系统进行定制和裁剪。其中，驱动程序开发是Windows
CE操作系统定制的重要内容，针对移动计算数字集群终端的功能需求，本文重点论述了系统电源管理驱动程序和视频采集设备驱动程序的设计与实现。电源管理驱动程序实现了系统
设备电压管理、系统开关机、系统电池电量实时监测和充电管理等功能。视频采集设备驱动程序主要实现了多分辨率的视频图像显示和静态图像存储等功能，实现方式上使用了
QuickCapture技术、DMA通道设计和LCD的分层式设计。最终，在开发完设备驱动程序后，将驱动程序制作到板级支持包中，然后对系统组件进行裁剪，制作Windows CE操作系统的映
像，并将该映像下载至移动计算数字集群终端样机。在样机测试过程中，Windows CE操作系统运行状态良好，完全满足设计需求。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6802935.aspx
下载时间：2010年5月28日
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