基于ARM11的视频监控系统的设计与实现

彭玲

摘 要：将传统的视频监控系统与嵌入式系统技术相结合，具有优良的实时监控性、稳定性等优势。因此，该系统选择ARM11作为核心处理器，通过从USB摄像头采集视频数据，然后经ARM11开发板对数据进行编码发送至PC，PC机将接收到的数据解码还原成视频数据，最后将视频播放显示出来。该设计可实现对重要场所进行实时监控，维护人们的生命财产的安全，在安防里具有重要作用。

关键词：视频监控系统 S3C6410 V4L2 H264

中图分类号：TN948.57 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0010-02

视频监控是安全防范中的重要组成部分之一，在各行各业中都有非常广泛的应用，随着嵌入式系统技术在近年来的发展，市场上逐渐出现嵌入式技术与视频监控技术相结合的全新的视频监控系统，它具有优良的实时监控性[1]，系统运行时强大的稳定性、价格等方面的优势，展现在人们眼前。

1 总体设计

该设计选用以ARM11微处理器体系为核心的Tiny6410开发板，基于Linux操作系统开发的一套基于V4L2的视频采集和H.264的编码，设计并实现嵌入式视频监控系统。Tiny6410开发板通过USB采集视频数据，它对数据进行处理后，再通过以太网传输到PC机显示视频。系统框架如图1所示。

2 硬件设计

2.1 ARM11模块

该设计选用以ARM11微处理器体系为核心的Tiny6410开发板，具有强大的多媒体处理单元集成，支持众多外设接口[2]，该设计就是在此设备上开发的，它是实现编码和传输所需的软件载体。

2.2 USB摄像头

USB摄像头选用RER-USB100W03M型号，配有NT99141光照传感器，是720P的高清USB摄像头，该设计就是从此设备上采集视频数据的。

3 软件设计

3.1 系统软件的开发流程

为了实现嵌入式视频监控系统，需要先将硬件平台搭建好，然后开发服务器端，实现对视频的采集与编码，服务器端开发完成之后，再进行客户端的开发，实现PC机播放采集的视频，具体流程如图2所示。

3.2 服务器端与客户端的软件设计

该系统的服务器端对图像采集和压缩，传输压缩数据。客户端实现数据的接收与解码，然后播放视频。该系统设计采用的是以Linux作为开发平台，在编程语言上使用可移植性的C语言，开发工具是Linux上的GCC工具链。

服务器端设计：实现视频图像的采集，根据YUV的采样格式，将YUV422转换采樣格式[3]，再进行H.264压缩，通过UDP传输视频流。按其功能划分为视频采集模块、YUV转换模块、视频压缩模块和UDP传输模块。视频采集模块通过Linux提供的视频采集接口V4L2采集摄像头中的YUV422的视频数据。YUV转换模块将取出的采集数据YUV422转换成YUV420。视频压缩模块对转换的YUV420通过T264编码成H.264视频流。UDP传输模块通过UDP将H.264视频流传输到PC机里。

客户端的设计：实现视频流的接收与视频的播放，通过UDP接收视频数据，再将数据进行H.264解码[4]，最后实现视频的播放。按其功能划分为UDP接收模块、视频H.264解码模块、视频SDL播放模块。UDP接收模块接收视频流。视频H.264解码模块通过FFMPEG将视频流解码。视频SDL播放模块采用开源的第三方多媒体库SDL，对视频进行播放。

4 测试

4.1 Window上超级终端的操作

硬件平台搭建好后，在超级终端里通过ifconfig命令配置ARM11开发板里的IP地址，然后使用ping命令查看网络是否连通，如果网络连通，就可以通过输入命令./video_server来执行服务器端程序。

4.2 Linux终端上的操作

在Linux终端上也通过ifconfig命令配置Linux终端的IP地址，然后使用ping命令查看网络是否连通，如果网络连通，就可以通过输入命令./client 192.168.4.3 111来连接服务器端。

将客户端连接到服务器端，在Linux终端上便会显示出视频监控画面，如图3所示。

5 结语

该系统基本上完成了预期计划的要求，完全可以其应用到社会生活中。但还是存在一些不足，视频不是十分高清。市场上基本上市在1080P高清以上的监控视频。所以，在设计的扩展上，需要更换USB摄像头成高清的。其次，在客户端的UI只是纯粹显示給视频，没有美化客户端的UI，让用户更为满意。

参考文献

[1] 和亮.嵌入式远程视频监控系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2009.

[2] 刘洋.基于嵌入式Linux的家用智能监控报警系统[J].电脑知识与技术，2015（13）：175-176.

[3] 陈全兵.基于FPGA的高清实时全景视频拼接的研究与设计[D].成都：电子科技大学，2015.

[4] 张威.基于IPTV的视频通话系统的设计与实现[D].南京：南京理工大学，2012.