基于ARM的视频监控系统的设计

周翔宁

摘 要：本文设计了以S5PV210为核心器件的视频监控系统。

关键字：S5PV210；视频监控

1 引言

目前，随着生活水平的提高，广大人民群众对自己所居住环境的安全要求越来越高，除了安装防盗网等硬防护措施外，还安装各式各样的安防设备以增强居所的安全性，便于在外时监控家中情况以及及时报警以减少损失，视频监控系统就是被广泛使用的一种安防设备。同时随着全国各地都在大规模推进平安城市项目，由于视频监控相对于其他监视手段的优势，现在不仅在机场、车站、码头、地铁、商场、公交车等人流集中的公共场所，在写字楼等办公场所和住宅小区也广泛安装了视频监控系统。而在某些重要场所，更是提出了视频监控全天候无死角全覆盖的要求。

本文设计了一款基于ARM处理器的视频监控系统，配备网络模块以便实现视频数据网络传输，从而实现远程监控。

2 总体设计

本系统包含有摄像头云台控制系统和视频服务器。摄像头云台控制系统利用网络通信技术，接受远端用户的控制命令并驱动云台电机调整摄像头位置。视频服务器的主要工作是将从摄像头获取的视频数据，通过网络发送给远端用户，实现视频监控。整体框架如图1所示。

3 硬件设计

本方案包括视频采集部分、云台、ARM处理器和网络模块。摄像头采集图像后，经视频编码芯片转换成数字信号后进入ARM处理器。ARM处理器将采集到的数字图像信号经网络模块发送至远端。网络模块除了向远端发送视频信号外，还将接收到的远端控制指令发给ARM处理器。ARM处理器根据控制指令的要求，操作摄像头云台调整位置。视频监控系统硬件设计框图如图2所示。

为满足复杂的布设环境，网络模块除包含有线网络连接外，也包含了WI-FI通信模块。在某些布设环境中，无法进行有线网络连接或布设有线网络成本过高。如公园，需要在园区深处架设少量视频监视点时，供电一般可以利用路灯取电，但是数据传输如果依靠有线传输，需要架设线杆，布设网线，成本很高。如改用WI-FI通信，通过合理布点，调整发射功率，选择合适天线等方法，可实现无线视频监控。

ARM处理器采用三星S5PV210芯片。S5PV210采用了ARM CortexTM-A8内核，ARM V7指令集，主频可达1GHZ，64/32位内部总线结构，32/32KB的数据/指令一级缓存，512KB的二级缓存，可以实现2000DMIPS（每秒运算2亿条指令集）的高性能运算能力。

4 功能模块设计

1、视频采集模块

本方案的视频采集由模拟摄像头完成，摄像头输出为标准的复合视频信号。该信号需经过视频解码和A/D变换后才能转换为数字信号。由于模拟视频信号的复杂性，除了包含图像信号之外，还含有行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号，因此对模拟视频信号进行A/D转换的电路非常复杂。本方案选用TI公司的视频转换芯片TVP5146来完成从模拟视频信号到数字视频信号的转换。TVP5146有10个模拟视频输入端，适应多种信号源连接，内置4个30MSPS、10位ADC且带可编程增益控制的通道。

2、摄像头控制模块

摄像头控制模块主要由云台构成。云臺是用来安装和固定摄像头的支撑设备，分为固定式和电动式。电动式云台又分为水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。本设计采用的是普天视的全方位云台，水平旋转角度255度，垂直旋转角度60度，带左右电子限位，带预置位巡航功能。ARM处理器根据远端用户的控制命令，操作云台旋转跟踪图像，也可以让云台自动旋转，实现摄像头自动监控。

3、网络模块

网络模块包括以太网接口和WI-FI模块。本方案中WI-FI模块选用深圳市安信可科技有限公司的ESP8266 WIFI模块。该模块支持无线802.11 b/g/n标准，支持STA/AP/STA+AP三种工作模式，支持TCP/IP协议栈和Socket AT指令。以太网接口采用W5500以太网控制器，支持硬件TCP/IP协议，内嵌10BaseT/100BaseTX 以太网物理层（PHY）。

5 结语

本文设计了以S5PV210为核心处理器的视频监控系统。该系统既可通过有线网络连接，也可以通过WI-FI通信系统连接，适应多种工作环境，对构建安防体系方面有广泛的应用。

参考文献

[1]鲁一杰，赵攀，彭强，江永全；基于DSP的视频车辆实施检测系统的实现；计算机应用研究，2009.2

[2]钱建良；数字媒体DSP在视频监控领域的应用；电子产品世界，2005.5

[3]冯桂兰，田维坚，屈有山，张宏建，葛伟；嵌入式高速DSP在视频图像拼接系统的应用；弹箭与制导学报，2006.836-838