摘要：本文相对于传统的远程视频监控系统，提出了一种以S3C2440 微处理器为核心，结合Linux 操作系统的远程视频监控系统。本系统采用了H.264 视频视频解码技术，在图片质量不受到影响的情况下最大化的提高了视频数据压缩的比率，使得视频数据在网络传输的过程中减少了带宽的消耗。

关键词：S3C2440;Linux;UDP;H.264;video4linux

0 引言

因为远程视频监控系统具有灵活性高、扩展性强、安装施工方便，可实现快速覆盖等特点，所以广泛的应用于安防工程，监控工程等领域。本系统设计的基本原则是高性能，低成本，所采用的处理器是三星公司推出的S3C2440 处理器相比较于MIPS、PowerPC、DSP 等处理器，该处理器适用于低成本、低功耗，高性能的电子产品。目前市面上主流的操作系统有Windows CE、Vxworks、uC/OS-II，Linux 等，本系统在软件方面采用了Linux 操作系统，相对于其它几款主流的操作系统来说，该系统具有良好的用户界面、丰富的网络功能、可靠的系统安全、良好的可移植性、代码开源等特点。所以说本系统在硬件的选择和软件的选择上很大程度的节约了开发成本，使得所开发出的产品在性能优良的基础上还拥有价格上的优势，具有很高的市场竞争力。，

1 系统硬件设计

整个系统的硬件设计路主要包括：复位电路、时钟电路、电源电路、USB 接口电路、UART 串口通讯电路、FLASH 接口电路、SDRAM 接口电路，DM9000 网卡接口电路。其中复位电路、时钟电路、电源电路、FLASH 接口电路、SDRAM 接口电路属于能让S3C2440 处理器正常工作的最小系统电路。USB 接口电路是为摄像头提供的，本设计所选用的是Webeye V2000 型号摄像头，该摄像头的像素为35 万，最大分辨率为640×480，最大帧数为30FPS，成像范围是6mm 到无穷远，对焦方式为手动对焦。UART 串口通讯电路是要使用到串行接口与计算机进行通讯。DM9000 网卡接口电路是用来连接DM9000 网卡来进行网络传输功能。如图1 为系统硬件结构图。

图1 系统硬件结构图

2 系统软件设计

远程视频监控系统的软件设计主要由三部分组成⑴通过Linux 中的视频设备内核驱动video4linux 对图像数据进行采集。⑵通过H.264 视频解码技术对图像数据进行处理 ⑶通过UDP 协议对图像数据进行传输。如图2 为视频采集应用程序流程图。

图2 视频采集应用程序流程图

2.1 图像数据的采集

Video4linux（简称V4L), 是linux 视频设备相关的内核驱动，在Linux 中视频设备相当于设备文件，在进行视频设备驱动的时候可以像访问普通文件一样对设备进行读写的相关操作，这些操作所用到的函数为open()、close()、write()、read()、ioctl() 等。Video4linux 下视频编程的流程为⑴通过系统调用open 函数打开视频设备。⑵通过系统调用ioctl 函数读取数据信息。⑶通过系统调用mmap 函数以共享内存的方式对视频数据进行采集。需要说明的是在视频采集过程中调用的是内存映射的方式，而不是直接从设备文件中读取的方式，这种操作的优点在于把设备文件映射到进程地址空间后，进程可以向访问普通内存一样对文件进行访问，不需要再调用read()，write() 等函数， 减少了驱动程序开发的工作量。

2.2 图像数据的处理

H.264 又称作MPEG-4 高级视频编码，是ITU-T 以H.26x 系列为名称命名的视频编码技术标准之一，与传统的视频编码技术标准相比，它的压缩率显著提高。H.264 不仅编码效率高，而且在相同视频的情况下占用较小的网络带宽和存储空间。H.264 编码器的主要指标有：分辨率、帧率、编码延时、编码码流兼容性， 码流控制精度。大部分编码器分辨率为1920×1080，帧率为25 帧或者30 帧，编码延为200 毫秒以上。图像数据处理的流程为⑴ H.264 编码库初始化。⑵分配H.264 图像数据存放的内存。(3) 使用iActualLen 函数对采集到的数据通过H.264 进行编码操作。

2.3 图像数据的传输

图像数据的传输采用的是UDP 协议，UDP （User Datagram Protocol） 即用户数据报协议的简称，UDP 协议的特点是⑴传输图像数据前不与接收机建立连接。⑵对收到的数据不进行排序并且不发送确认信号。⑶传输数据的速度比TCP 协议快。本系统数据传输采用的协议是UDP 协议，在服务端程序中，进行UDP 通讯的编程步骤为：⑴创建一个套接字，所用到的函数为socket(int domain, int type, int protocol) 该函数的返回值是套接字的描述符。⑵将服务器的IP 地址和该套接字绑定，所用到的函数为bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen)。⑶设定监听的端口数，所用到的函数为listen(int socket, int backlog)。⑷等待接收客户端的连接请求，所用到的函数为accept((int sockfd, void *addr, int *addrlen)。⑸向某个地址发送消息所用到的是sendto 函数，接受消息所用的的是recvfrom 函数。⑹退出UDP 通信，通过close 函数关闭套接字来完成。

3 结论

本文所设计的是一套基于ARM9 处理器芯片，配合Linux 操作系统的嵌入式远程视频监控系统。采用了高效H.264 视频解码技术对图像数据进行了处理，并且通过UDP 协议将压缩后的图像数据传输至电脑端，在电脑端上显示实时的监控图像。本系统的特点是实时性强、开发成本低、设计流程简单，性能高，可被广泛的应用于安防工程，监控工程等多种领域，相对于其它的远程视频监控系统来说更具备市场竞争力，存在着巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

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