基于linux平台的多路视频采集系统的设计与实现

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1、万方数据计算机系统应用2004年第12期基于Linux平台的多路视频采集系统的设计与实现DesignandCreatetheVideodataco¨edionsystembasedonL．nuxOS苏艳艳(温州职业技术学院计算机系325035)摘要：本文讨论了一种以“n暇操作系统为开发平台，基于USB2．O接口技术和MPEG4视频流硬件编码压缩技术实现的远程网络视频采集、存储和传榆系统的设计和实现。全面介绍了系统软硬件构成，USB客户端设备驱动设计和系统应用软件设计及采用的一些关键技术和策略，并对该系统应用前景做了一些初步探讨。关犍词：USB2．OMPEG4设备驱动程序Un慨操作系统c／

2、S模式珥多播l前言本文所介绍的视频采集系统是建立在“nux操作系统上充分利用了以上两种技术，并同数据存储和网络传输相结合，实现了对视频数据的实时采集、存储和传输功能。系统由作为外设的视频图像采集卡和主机应用软件组成，二者之间通过usB接口来实现压缩后的视频图像数据传输。考虑到Imemet的飞速发展，特别是远程视频图像服务在各个领域的日益广泛应用，系统中将主机应用软件设计成c／s模式中的服务器端，并采用IP多播方式来实现对视频图像数据的多点传送。这种系统架构的设计定位是网络视频图像服务器，可以用于远程视频图像监控，远程教育等相关应用领域。片，用于接收s一、，ideo(Y／c)或CVBS模拟

3、视频信号，同时还有一个扩展端口可用于接收MPEGl格式的数字视频信号，芯片输出8位或16位宽的N稿c或PAL制式视频数据。解码输出通过数字多路复用器(DMux)发送给视频图像压缩芯片。压缩芯片采用InTime公司制造的IME6400芯片，这是一款多路数字视频的MPEc4格式实时压缩芯片，N-ISc制式下，最大可支持720×480象素，30fp8；PAL制式下，最大可支持720×576象素，25牺，传输图像大小可以程序设置。uSB总线控制器采用的是Cyp矗潞Selniconductor公司制造的一款usB2．0控制芯片cY7C68013，该芯片兼容uSBl．1标准，支持全速和高速两种传输模

4、式，内嵌有8051微控制器和8l(byte的内部mw，用于运行固件程序处理复杂的uSB低层协议，同时还具有一个4KB的FlFO可用于大规模数据透明传输。图1视频图像采集卡硬件框图图像采集卡使用蹦lips公司制造的S从7114视频芯成前端过网络其中服应用软控制多像进行压缩编视频服并按一用时间戳标记来达到分时段检索功能，同时服务器采用口多播的方式将图像数据实时发送给多个客户端。服务器还将响应用户请求完成历史图像分时段检索服务，对网络传输进行简单的流量控制和用户身份万方数据2004年第12期计算机系统应用验证以及权限管理等功能。客户端则完成图像数据接收、解码和播放等人机交互功能，因此要求具有友

5、好的用户界面，可以在多种系统平台上进行开发，本文则主要是讨论服务器端软件开发过程。视频1蠕视频2剐IDE磁盘黥僦弗视频4网络图2系统结构图馆{堀；台式机卜凰：台式机3基于Knux平台的UsB驱动程序设计3．1USB主机软件系统结构“nux系统中设备驱动可以分为字符设备和块设备两类，字符设备是面向字符的L／O操作，只能顺序存取，而块设备则是面对数据块的L／O操作，所有的操作都是通过内核地址空间的I／0缓冲区来完成的，支持随机存取操作。系统加载设备驱动的方式有两种：模块加载和初始化加载，前者是通过R(从用户使用i璐mod命令动态加载进内核中，通过m卜mod命令卸载不需要的模块设备。uSB设备

6、是通过快速串行通信的方式来读取设备的，是作为字符设备来处理的。uSB主机软件是由主机控制器驱动程序{HC)、uSB驱动程序(usBD)和客户端驱动程序(ClientD挑r)3个模块组成，其中USBD是整个uSB主机软件的核心，负责管理所有的Hc、设备驱动程序和所有连接在uSB总线上的设备。在unIl】【系统中uSB子系统的体系结构采用了不对等、分层的方法，整个系统被分为USB接口层、uSB设备层和功能接口层，其中uSBD和HcD被称作USB系统软件，它提供了支持客户端驱动程序开发的API(应用编程接口)，usB客户端驱动程序不同于传统意义上的设备驱动程序在于不是通过I／0操作访问设备的，

7、而是通过usB系统软件提供的标准接口与设备交互的，它和设备之间通信的基础是一组由管道组成的通道，客户端驱动程序利用usBD提供的功能创建所需的管道，并为它们提供数据传输的缓冲空间，使用UsBD的功能进行数据传输。这种方式省去了客户端单独提供传输方式的繁杂，极大的简化了客户端驱动程序的设计。本系统中的uSB驱动程序严格的讲是使用usB系统软件定义的数据结构，宏和函数接口来编写的图像采集卡客户端驱动程序。KrnⅨ系统中USB子系统软件结