垒！ｌ兰生！翌！竺基于Ｓ３Ｃ，２４１０的网络视频监控系统设计ＤｅｓｉｇｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｖｉｄｅｏｍｏｎｉｔｏｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＳ３Ｃ２４１０董翠英ＤＯＮＧＣｕｉ．ｙｉｎｇ（唐山学院信息工程系。唐山０６３０００）摘要：本文研究了一种基于嵌入式Ｌｌｎｕｘ和Ｓ３０２４１ｏ的嵌入式网络视频监控系统实现方案，系统以嵌入式Ｌｌｎｕｘ和嵌入式微控制器￥３Ｃ２４１０为核心平台。通过嵌入式平台建立的ｗｅｂ服务器将ＵＳＢ摄像头采集来的视频信号，经过网络传输，完成对测控现场的网络视频监控任务。关键词：嵌人式Ｌｌｎｕｘ；ＡＲＭ；网络视频监控；￥３Ｃ２４１０中图分类号：ＴＰ３１１Ｄｏｈ文献标示码：Ｂ文章编号：１００９—０１３４（＇２０１１）３（上）－Ｏｌ９２－０３１０．３９６９／Ｊ．Ｉｓｓｎ．１００９－０１３４．２０１１．３（上）．６６０引言随着计算机网络、多媒体技术的发展和图像处理技术的提高，视频监控技术得到了快速发展，被广泛应用到各行各业，如军事、教育、科研、娱乐、医疗、体育等…。针对这一点，本文论述了如何在ＡＲＭ硬件平台上进行嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核的编译与移植Ｂ】，并对在Ｌｉｎｕｘ操作系统下的ＵＳＢ驱动程序的开发进行了详细的讨论。最后，设计并实现了嵌入式视频监控系统软件部分，在所建立的ＡＲＭＬｉｎｕｘ开发平台上实现了基于ＵＳＢ摄像头和ｂｏａ嵌入式ｗｅｂ服务器的视频监控。本文重点讨论了ＵＳＢ驱动程序和Ｗｅｂ视频服务器。需要对Ｌｉｎｕｘ内核的源代码进行修改或者裁剪然后再重新编译内核。１视频监控系统硬件组成本系统使用的平台功能框图如图１所示。该硬件平台采用Ｓａｍｓｕｎｇ公司的处理器￥３Ｃ２４１０。通过在ＵＳＢ接口上外接一个带ＵＳＢ口的摄像头，将采集到的视频图像数据放入输入缓冲区。然后对图像进行处理，最后通过网络接口将图像发送到Ｉｎｔｅｍｅｔ上。图１嵌入式￥３Ｃ２４１０的网络视频监控系统硬件结构２视频监控系统软件设计２．１嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核及定制完整的嵌入式Ｌｉｎｕｘ一般包含启动引导程序、内核、文件系统三个基本部分。在一个新的硬件平台上，选用嵌入式Ｌｉｎｕｘ作为操作系统来开发软件，必须进行移植。根据不同的应用系统设计的２．１．１嵌入式系统引导程序本系统选用的ｂｏｏｔｉｏａｄｅｒ是ｖｉｖｉ，ｖｉｖｉ有两种工作模式，即启动加载模式和下载模式。当ｖｉｖｉ处于下载模式时，它为用户提供一个命令行接口，通过该接口能使用ｖｉｖｉ提供的一些命令集。２．１．２Ｌｉｎｕｘ内核的剪裁及移植一般情况下的Ｌｉｎｕｘ内核的剪裁及移植，主要敷１日＿：２０１０－０９－２８基盒焉目：河北省高等学校科研项目资助（Ｚ２０１０３２４）作者苒介：董翠英（１９７６一），女．讲师，硕士，研究方向为嵌入式系统及其实现。［１９２１第３３卷第３期２０１１－３（上）万方数据是针对操作系统中关于具体硬件以及除去不需要的功能模块，如一些不会用到的外设支持、驱动程序、协议、网络支持、文件格式等。Ｌｉｎｕｘ内核具有很好的模块性和伸缩性，在资源要求严格的情况下经过合理的裁减可获得明显的效果ｕ‘。本系统的内核版本是２．４．１８，操作系统是嵌入式ｌｉｎｕｘ操作系统，其剪裁及移植具体的配置方法是，在嵌入式内核的／ｋｅｒｎｅｌ目录下输入ｍａｋｅｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ命令进行相应选择。本系统需要进行视频采集，在Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｄｅｖｉｃｅｓ项下，选择【木】ＶｉｄｅｏＦｏｒＬｉｎｕｘ系统选用的视频前端为ＵＳＢ摄像头，因此需要在ＵＳＢｓｕｐｐｏｒｔ项ＵＳＢＭｕｌｔｉｍｅｄｉａｄｅｖｉｃｅｓ行下，选择相应的设备驱动。嵌入式内核一般只集成了ＯＶ５ｌ１等几种摄像头的驱动，若硬件需要其它的驱动，则要移植、编译驱动程序后重新配置内核，选择相应的设备驱动。内核配置完成后，ｍａｋｅ命令后即可生成可烧写的内核ｚｌｍａｇｅ。２．２视频监控系统中嵌入式Ｌｉｎｕ×根文件系统的实现文件系统是基于被划分的存储设备上的逻辑单位上的一种定义文件的命名、存储、组织及取出的方法。本系统采用的是适用于嵌入式系统的小文件系统Ｃｒａｍｆｓ。重新配置编译内核，开启系统板的ＮＦＳ文件系统功能后，重新编译内核，下载ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ和ｋｅｒｎｅｌ到硬件上，完成硬件设置怛・。３视频监控系统中图像采集的软件实现启动Ｌｉｎｕｘ后，若要对某一硬件外设进行读写，需要通过内核调用该硬件的驱动来实现。因此实现视频数据的采集需要两个步骤，一是编译硬件接口的驱动程序，二是通过内核中提供的关于视频采集部分的代码编写视频采集的应用程序。３．１ＵＳＢ摄像头驱动的设计本系统需要对ＵＳＢ摄像头进行访问和控制，ＵＳＢ设备的驱动需要和嵌入式内核挂钩。在内核中和视频相关的部分是ＶｉｄｅｏＦｏｒＬｉｎｕｘ简称Ｖ４Ｌ，因此ＵＳＢ摄像头驱动要符合Ｖ４Ｌ标准。在驱动中声明一个ｖｉｄｅｏ—ｄｅｖｉｃｅ结构，并指定文件操作函数指针数组．ｆｏｐｓ，向系统注册件Ｉ。在应用程序发出文件操作命令的时候。内核根据指针调用这些函数，万方数据并将这些结构作为参数传递，完成内核和驱动之间的通讯。在ＵＳＢ总线标准中定义了四种传输方式，分别是控制、中断、批量和等时。对于本系统视频采集的实时性要求较高，摄像头采用的是等时方式。为尽快得到图像数据，需要在ＵＲＢ（ＵＳＢＲｅｑｕｅｓｔＢｌｏｃｋ）中指定ＵＳＢ—ＩＳＯ—ＡＳＡＰ标志，使其尽快发出本ＵＲＢｕｓｂ一＞ｔｒａｎｓｆｅｒ＿ｆｌａｇｓ＝ＵＳＢ—ＩＳＯ＿ＡＳＡＰ本系统选用的是ＺＣ３０１Ｐ型芯片摄像头，要对其驱动进行加载。由于Ｌｉｎｕｘ内核对此类摄像头并不支持，所以需要自行加载驱动模块。由于摄像头的厂商开发产品时驱动基本上是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ平台的，在Ｌｉｎｕｘ下我们只能选择开源的驱动源码，本系统选择的是ＳＰＣＡ５ＸＸ摄像头通用驱动，在下面的驱动网址：ｈｔｔｐ：Ｈｍｘｈａａｒｄ．ｆｒｅｅ．ｆｒ可以下载到针对ｅｍｂｅｄｅｄ环境的驱动源码，有专门的ｐａｔｃｈ，具体编译加载步骤如下：１）下载针对２．４内核的驱动补丁１２ｌ，ｕｓｂ－２．４．３１ＬＥ０６．ｐａｔｃｈ．ｔａｒ．ｇｚ；２）将这个ｐａｔｃｈ放到内核源代码的／ｄｒｉｖｅｒ／ｕｓｂ目录下，然后解压、打补丁：解压：ｔａｒ－ｘｖｚｆｕｓｂ一２．４．３１ＬＥ０６．ｐａｔｃｈ．ｔａｒ．ｇｚ打补丁：ｐａｔｃｈ—ｐＩ＜ｕｓｂ一２．４．３１．ｐａｔｃｈ３）在打完补丁后就会在／ｄｒｉｖｅｆｆｕｓｂ目录下产生Ｃｏｎｆｉｇ．ｉｎ．ｒｅｊ和Ｍａｋｅｆｉｌｅ．ｒｅｊ两个．ｒｅｊ文件，根据这两个．ｒｅｊ文件分别修改此目录下的Ｍａｋｅｆｉｌｅ和Ｃｏｎｆｉｇ．ｉｎ文件内容，增加此部分代码后，在完成内核编译后就能生成摄像头的驱动模块：ｓｐｃａ５ｘｘ．Ｏ：４）编译内核，在内核目录下ｍａｋｅｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ，装入原内核配置文件，进入主菜单操作，选择Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｄｅｖｉｃｅｓ子菜单，为内核加入Ｖ４Ｌ内核模块。５）在内核主界面下选择ＵＳＢ．ｓｕｐｐｏｒｔ子菜单项，为内核加入ＵＳＢ接口的驱动模块。６）在ＵＳＢＭｕｌｔｉｍｅｄｉａｄｅｖｉｃｅｓ子项下选择ＵＳＢＳＰＣＡ５ＸＸ型摄像头。７）在配置完内核后，运行ｍａｋｅｄｅｐ・＞ｍａｋｅｚｌｍａｇｅ－＞ｍａｋｅｍｏｄｕｌｅｓ之后在内核源码／ｄｒｉｖｅｒ／ｕｓｂ／ｓｐｃａ５ｘｘ目录中可以生成ｓｐｃａ５ｘｘ．Ｏ驱动模块，通过ｎｆｓ，即可在系统板上加载驱动测试，加载前需确保已加载ｖｉｄｅｏｄｅｖ．Ｏ模块。以上已经把整个系统的第３３卷第３期２０１１—３（上）１１９３１荆注止匐砷ｍ硬件平台，系统软件，驱动程序靠分确定下来，搠页里冠示摄像共的监控图像如图２（ａ）所币。下一步将进行罔像采集血用软件的开发。客户端在ｌ位机软件中辑入１０１０２４２在１Ｐ地址３２图像采集的软件实现栏，客户端就能宴现监控图像的插放如图２（ｂ）任摄像头驱动成功后，要对摄像头进行视所示。频采集的操作就是要针对Ｖ４Ｌ进行编程。使用５结束语Ｓｅｒｖｆａｘ或者Ｓｐｃａｓｅｒｖ作为摄像典视频果巢的】ｉ疆务器粮据以上监控结聚．可进一步把基于ＡＲＭ的端程序．刷Ｓｐｃａｖｉｅｗ作为客户端来实现视频的接视频监控系统设计成一体的州绪摄像击．可广琵收与处理。用ｒ嘲络资源较发逃的场台，如智能家居中Ｅ人３３移植视频服务器应用程序Ｓｅｒｖｌ＇ｏｘ对家磨安全情况的幢两，家长对幼儿在幼儿园中）Ａｈｔｔｐ：Ｈｍｘｈａａｒｄｆｒｅｅｆｆ／Ｓｐｃａ５０ｘ／ｅｍｂｅｄ情况现寮、无人值守的重点实验窜、公・日对员工ｄｅｄ／Ｓｅｒｖｆｏｘ下戟ＳｅｒｖｆｏｘＲＩｆｆ）０ｔａｒｇｚ解压后的工作情况的检查等等。总之．随着＾们的人们会发现在其目录ｉｌ・会有一个Ｍａｋｅｆｉｌｅａｒｍ文仆，将的安全意识的增强，视额监控撇ｒ泛应用到各行此丈件仔救成Ｍａｋｅｌｉｌｅ．可以川ｖ１打开任改编译嚣各业．青着非常广｛；司的市场前景。路径等，确保无误后ｍａｋｅ．成功后就可生成我们要州到的Ｓｏ．ｆｏｘ程序。３．４移植客户端Ｓｐｃａｖｌｅｗ从ｈｔｔｐ：／／ｍｘｈａａｒｄｆｒｅｅｆｄｓｐｃａ５０ｘ／Ｄｏｗｎｌｏａｄ／Ｆ载Ｓｐｃａｖｉｅｗ，由丁此软件包依赖丁ｌｉｂｓｄｌ，所吼＿ｆＩ＝安装ｓｐｃａｖｉｅｗ之前必须要安谴８ＤＬＩ２１３。解压埚Ｉ码包：ｔⅡ一ｚｘｖｆＳＤＬ—Ｉ２Ｉ３ｔａｒｇｚ安装豫码包：ｃｄＳＤＬＩ２１３，运行／ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ文件＋编译和☆姨文件。安装ｓｐｃａｖｉｅｗ软件ｔⅡ一ｚｘｖｆｓｐｃａｖｉｅｗｕ２００６１２０８：ｃｄｓｐｃａｖｉｅｗ＋２００６１２０８：ｍａｋｅ却Ｔ方便用户查看监控情况，设计Ｔ一种网络视频服务器．使用户可以蜓打使的借助ｗｉｎｄｏｗｓＩＥ洲览器米矗看实时监控情况。４嵌入式Ｗｅｂ视频服务器的实现随着嵌入式技术的发展和高速宽带网络的瞥孵ｍ受，利用晒络寞现远程监控已勾＾们广泛接受．刷户使用Ｗｅｂ浏览器．通过以太嘲远程访问内置ｗｅｂ暇务器的监控摄像机，不但可以实现对现场的远程税额监控．而且可以向监控现场发送指豁‘令。基于Ｂ／Ｓ结构的嘲络视频监控实现：Ｂ／Ｓ结祷．．．。。构．即Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅ“ｅｒｆ浏览器，服务器）结构，用户任客户端采用制览器（Ｂｒｏｗｓｅ）宴现对Ｗｅｂ｜Ｉ匣务器的访同，服务器在后台运行程序，把结果近回给潮览器显不”’。目２口拉结＊枉系统中．客户端局域聊内莲网的Ｐｃ．枉潮览嚣地址栏内输入视额服务器的ＩＰ地址．就能在【Ｔ＃镕２００Ⅲ［１９，４１第∞卷第３期２０１１—３（上万方数据于任意温度和１０５０℃进行１０分钟的测试。每次测试记录１００个数据点，测量结果如图８所示。标准差分别为２．８ｎｍ，２．９ｎｍ。在１０５０℃式的传感器的灵敏度为２０ｎｍ／＇Ｃ，南无其温度分辨率为０．３℃。３结论本文实现了基于蓝宝石光纤空气腔高温ＦＰ传感器的串联复用结构。三个具有不同腔长的传感器制作成串联到一起，并且进行了测试和标定。三个传感器具有非常高的灵敏度，其温度分辨率为０．３℃，能够稳定地工作于１０００℃。该多点空气腔温度传感器能够应用于环境恶劣的环境中。参考文献【１】Ｇ．Ｎ．ＭｅｒｂｅｒｇＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇａｎｄＪ．Ａ．Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ，Ｓａｐｐｈｉｒｅｓｅｎｓｏｒｆｉｂｅｒｍａｄｅｕｓｉｎｇｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒｒａｄｉａｔｉｏｎｆｏｒｕｌｔｒａｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３２，３２０１（１９９３）．【２】Ｙ．Ｚｈｕ，Ｚ．Ｈｕａｎｇ，Ｆ．Ｓｈｅｎ，ａｎｄＡ．Ｗａｎｇ，Ｅｘａｃｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｏｗ・・ｆｉｎｅｓｓｅｍｕｌｔｉｍｏｄｅｆｉｂｅｒｅｘｔｒｉｎｓｉｃＦａｂｒｙ・・Ｐｅｒｏｔｉｎｔｅｒｆｅｒｅｍｅｔｅ体，ＯｐｔＬｅｎ．３０，７１１（２００５）．【３】Ｈ．Ｘｉａｏ，Ｊ．Ｄｅｎｇ，Ｇ．Ｐｉｃｋｒｅｌｌ，Ｒ．Ｇ．Ｍａｙ，ａｎｄＡ．Ｗａｎｇ，ｏｐｔｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌ・－ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅ・・ｃｒｙｓｔａｌｓａｐｐｈｉｒｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓＪ．ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎ０１．２１，２２７６（２００３）．Ｈ．Ｄｉｎｇ，Ｎｏｖｅｌ【４】Ｄ．Ｇｒｏｂｎｉｃ，Ｓ．Ｊ．Ｍｉｈａｉｌｏｖ，Ｃ．Ｗ．Ｓｍｅｌｓｅｒ，ａｎｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔ图８传感器２的光程差波动曲线ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ，ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎ０１．Ｌｅｔｔ．１６，２５０５（２００４）．【５】Ｍ．ＨａｎａｎｄＡ．Ｗａｎｇ，Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄｓｉｇｎａｌ－图７所示为三个传感器的标定曲线。由于这三个传感器具有不同的腔长，为了比较，采用６００℃时的腔长值来归一化传感器的光程差。由图７我们可以看出所有三个传感器具有非常好的灵敏度，在整个标定范围内，每只传感器的灵敏度为３０ｎｍ／℃。由于在高温时氧化锆准直管和蓝宝石光纤的热膨胀系数差变小，灵敏度随着温度的升高而降低。在１０５０℃时的灵敏度为２０ｎｍ／℃，是膜片式传感器的十倍。空气腔传感器的固有的高的灵敏度引起高的温度分辨率。为了测量该值，我们将传感器２放置ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍＰｅｒｏｔｆｏｒｗｈｉｔｅ・－ｌｉｇｈｔｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒＦａｂｒｙ・－ｉｎｔｅｒｆｅｍｍｅｍｎ，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４３，４６５９（２００４）．ｓａｐｐｈｉｒｅｆｉｂｅｒ－ｂａｓｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ａｐｐｌ．ｓｅｎｓｏｒ【６】Ｙ．Ｚｈｕ娟ｄＡ．Ｗａｎｇ，Ｓｉｎｇｌｅ—ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒａｉｎｆｏｒｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＯｐｔ．４５，６０７１（２００６）．［７１Ｂ．Ｑｉ，Ｇ．Ｐｉｃｋｒｅｌｌ，Ｊ．Ｘｕ，Ｐ．Ｚｈａｎｇ，Ｙ．Ｈｏｎｇ，Ｗ．Ｐｅｎｇ，Ｚ．Ｈｕａｎｇ。Ｗ．Ｈｕｏ．Ｈ．Ｘｉａｏ．Ｒ．Ｇ．Ｍａｙ，ａｎｄＡ．Ｗａｎｇ，Ｓｕｒｆａｃｅ・ｍｏｕｎｔｓａｐｐｈｉｒｅｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｆｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ，Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．４２。３１６５（２００３）．【８】Ｆ．ＳｈｅｎａｎｄＡ．Ｗａｎｇ，Ｓａｐｐｈｉｒｅ・ｆｉｂｅｒ－ｂａｓｅｄｗｈｉｔｅ・ｌｉｇｈｔｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒｆｏｒｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４４，５２０６（２００５）．●■●●●■●｜■‘●■‘●●‘●■‘｜●●｜■●●●●●■●●■●●■●●■●●＾●●●●●●●●＾‘●■●－．●■●●●‘●●●●■●【上接第１９４页ｌ参考文献：【ｌ】骆云志．刘治红．视频监控技术发展综述【Ｊ】．兵工自动化，２００９，２８（１）：Ｉ－３．ｆ２】朱弘强，朱惠强，邵吉．基于双绞线传输的视频监控系统【Ｊ】，计算机工程．２００８．３似增刊）：３４．３６．［２００１第３３卷第３期２０１１—３（上）１３】３ＡｄｖａｎｃｅｄＬｉｎｕｘＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ【Ｍ１．ＦｉｒｓｔＥｄｉｔｉｏｎ。ｂｙＡｌｅｘＳａｍｕｅｌ．ＪｅｆｆｒｅｙＯｌｄｈａｍａｎｄＭａｒｋＭｉｔｃｈｅｌｌ．２００１．【４】陈莉君．Ｌｉｎｕｘ操作系统内核分析【Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２００５．万方数据
