基于S3C2440A和MJPG—Streamer嵌入式网络视频监控系统的设计

彭玲 黄松发

摘要：本文将嵌入式技术与网络技术融合到视频监控系统，提出了基于S3C2440A和MJPG-Streamer的嵌入式网络视频监控系统，通过测试表明视频图像显示效果较好，运行稳定、可靠。

关键词：S3C2440A USB攝像头 MJPG-Streamer v4l2

1 概述

随着科学技术的高速发展，视频监控系统已经进入到人们生活的各个方面，将嵌入式技术与网络技术融合到视频监控系统，弥补了以前传统视频监控系统存在体积过于庞大、布线复杂、价格高等不足，在图像处理与传输方面都有很好的应用，具有重要的社会和应用价值[1]。

2 总体设计

本文提出的视频监控系统以ARM9的S3C2440A 作为主控芯片，配合Linux操作系统，通过USB与摄像头连接，搭建了MJPG-Streamer流媒体视频服务器，完成视频数据的采集、压缩及网络传输到远程客户端[2]，远程客户端通过软件进行查看，从而实现视频监控。

3 系统硬件设计

本系统的核心板采用Samsung公司生产的S3C2440微处理芯片，该芯片基于ARM920T内核，主频高达400MHz，内置了USB控制器，本系统的USB摄像头采用具有视频压缩编码的ZC0301P芯片[3]。

4 系统软件设计

4.1 Linux内核配置编译 要使USB摄像头能正常工作，Linux需要加载该功能模块，可以有两种方式：一种是把相应模块编译进内核；另一种是编译成模块，生成对应的.o文件，可以动态加载[2]。本文采用第一种方式，直接编译进内核，USB摄像头随内核启动就能正常工作了。在PC机的Linux系统下，进入linux-2.6.30.4内核目录，输入make menuconfig，进入到Linux 内核配置菜单，由于本文选择ZC0301P系列的USB摄像头，具体操作如下：

Device Drivers 目录---> <*> Multimedia support ---> [*] Video capture adapters --->[*] V4L USB devices ---> <*> USB ZC0301[P] Image Processor and Control Chip support。

保存配置后，执行make zImage可生成新的压缩内核zImage。

4.2 MJPG-Streamer视频服务器软件的设计 MJPG-

Streamer是一个基于网络应用的轻量级的开源的视频服务器软件，可以从USB摄像头中获取视频数据，通过TCP/IP网络协议传输到客户端，主要包括input插件和output插件，结合Linux 系统的API，能完成视频数据的采集、压缩和网络传输[4]。

4.2.1 input插件。input插件主要是完成USB摄像头的初始化以及视频数据采集，需要调用Video for Linux（V4L），它是上层的视频应用程序与系统内核的接口，由于V4L 中存在的一部分设计上的bug[2]，本文使用V4L的改进版V4L2来编写视频采集程序，具体流程如图2所示。

4.2.2 output插件。output插件主要是完成视频压缩、网络传输。本文使用基于帧内和帧独立的M-JPEG压缩技术，虽比不上低码率图像压缩标准的H.264，但画质还是比较清晰的，在嵌入式中应用比较广泛。在网络传输上使用TCP/IP网络协议，定义socket 套接字，通过bind、listen、accept来编程，实现视频数据的网络传输[2]。

4.2.3 MJPG-Streamer视频服务器的搭建及系统测试。本文搭建MJPG-Streamer视频服务器，并进行系统测试，具体步骤如下：

①首先下载MJPG-Streamer源码包，在PC机的Linux 系统下，使用tar 命令解压。

②在PC机的Linux 系统下安装交叉编译器arm-linux-gcc，生成的可执行文件可以在ARM9开发板上运行。

③进入到mjpg-streamer目录下，将所有目录下的Makefile文件中的CC=Gcc修改为CC=arm-linux-gcc，使用make编译，生成uvc-stream、mjpg-streamer、input*.so、output*.so的组件。

④将mjpeg-client/bin/win32-upx/目录下的客户端程序viewer.exe，复制到windows平台下，可以直接在windows平台下运行[5]。

⑤将前面所生成的内核通过TFTP下载到ARM9开发板中并启动，连上USB 摄像头。

⑥在超级终端上，通过NFS挂载，将input*.so、output*.so文件复制到ARM9开发板的/lib/WebCam目录下，将mjpg-streamer复制到ARM9开发板的/sbin/目录下，然后运行可执行文件uvc-stream。

⑦在PC端打开viewer.exe，输入ARM9开发板的ip和端口号，再点击connect，就可以实现监控显示，效果如图3所示。

5 总结

本系统以S3C2440A为核心，结合Linux操作系统，搭建MJPG-Streamer视频服务器，实现了嵌入式视频监控，但只是基于本地局域网的视频监控，且视频显示清晰度及实时性还有待改进，随着无线网络的发展，还可以利用无线网卡实现实时无线监控。

参考文献：

[1]葛林.基于ARM9和OpenCV的视频监控系统的研究[D].湖北工业大学，2013.12.

[2]华春梦，刘冲.基于S3C2440嵌入式平台的USB摄像头视频监控[J].电脑开发与应用，2015.1.

[3]许敏.基于S3C2410的嵌入式视频监控系统的设计[J].电脑知识与技术，2014.2.

[4]陈恒鑫，林威，张钦宇.基于MJPG-Streamer的移动视频监控系统设计[J].计算机测量与控制，2014.5.

[5]李佳林，刘永春.基于S3C2440网络视频采集系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2014.1.