基于数字信号处理器的linux网络远程实时监控系统的实现

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1、万方数据第25卷第5期2010年10月成都信息工程学院学报JOURNALOFCHENGDUUNIVERSnYOFINFORMATIONTECHNOIA3GYVbl．25No．5Oct．2010文章编号：1671．1742(2010}05．11485．05基于数字信号处理器的Linux网络远程实时监控系统的实现邱琪，杨斌(西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031)摘要：针对现有市场上传统视频监控系统的不足，以及大部分数字信号处理器在控制和内存管理方面的局限性，设计了一个面向网络设备的嵌入式监控模型。该模型能最大限度的发挥数字信号处理器的性能，在单片数字信

2、号处理器下，实现网络远程实时监控。首先对该监控系统的设计方案进行阐述；接着针对该系统模型的重点部分，数字信号处理器下的t-CLinux操作系统移植，视频压缩模块和实时传输模块实现及优化进行了具体设计；最后对该模型的整体性能进行测试，证明该模型能满足网络远程实时监控系统的需要。关键词：计算机应用技术；嵌入式技术；数字信号处理；嵌入式操作系统；实时监控；并行处理中图分类号：TP391．4文献标识码：A1引言传统的实时监控系统是在一台高性能PC机上加人视频采集卡，这不仅成本高、功耗高、而且体积大，距离受限。无法实现远距离监控，因此无法满足特殊应用场合的需要。而目前市场上

3、大多远程监控系统虽然能够进行远距离监控，但实时性却又逊色不少。如何结合两种监控系统的特点，在不提高成本的条件下，既能保证实时采集，又能安全、快速地将采集到的视频信息远程传输，这给开发者提出了新的挑战和问题。针对以上问题，利用ADI公司Blackfin系列数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DsP)兼具通用指令和强大数字信号处理指令系统的技术，研究设计了同时具备实时和快速远程传输特点的监控系统。系统基于BlackfinBF561硬件平台，并移植嵌入式Linux操作系统。既发挥了DSP的图形图像处理能力，又充分利用了Linux操作系统进程管

4、理、电源管理以及多线程支持的功能。系统在这一软硬件系统下，利用并行计算，DSP指令集等一系列技术，对视频采集编码中离散余弦变换(DiscreteCosinetransform，D(汀)，赫夫曼(Huffman)编码，以及视频传输过程进行有针对性的优化。使该系统具有体积小，功耗低，价格便宜，性能高等优点，能在远程实时监控中得到广泛应用。2总体方案文中设计的监控系统主要由监控端和服务端两部分组成，如图l所示。监控端主要负责图像的采集、压缩、传输。补充金属氧化半导体(ComplementaryMetalOxideSemicondue．tot，cMOS)摄像头采集到的图像

5、经过A／D转换之后的数字信号，通过并行外部接口(ParallelPeripheralInter．face。PPl)并行总线进入直接内存访问(DirectMem。ry图1实时视频监控系统框架Access，DMA)通道，并传人内存中。处理器对图像信息进行压缩编码，最后将编码后的视频信息传输到服务端。服务端负责接收监控端发来的视频信息，然后进行保存。当用户访问服务端的IP地址后，能够实时地查看监控端采集的信息。监控端和服务端运行在同一硬件平台下，即硬件平台既进行视频采集编码，又负责视频传输的调收稿日期：2010．05．08基金项目：国家大学生创新实验计划项目(10106

6、1333)万方数据成都信息工程学院学报第25卷度。可以提高监控的实时性，减少网络传输的延迟。2．1硬件平台方案文中所涉及的硬件平台有别于视频监控设备上常见的ARM+DSP双核处理器的平台。提出了一套以双DsP作为处理器的硬件平台方案。ARM采用精简指令系统计算机(ReducedInstructionSetComputer，RISC)指令集，适合处理控制代码，对视频编解码则力不从心。IXSP则能弥补ARM的不足，其运算能力能够满足人们对视频流畅程度的需求。这一方案的思路是发挥ARM核的控制作用和DSP处理器的处理能力，因此市场上这一方案的应用比较普遍。但是，该方案需

7、要研发人员能对ARM和DSP的两套代码进行掌握和维护，研发成本和对研发人员的要求都比较高⋯i。针对这一缺陷，选用了ADI公司的Blackfin系列的BF561双DSP处理器作为CPU。Blackfin处理器能够将微控制MCU和DSP的性能融合在一起，在单核上对taCLinux，协议栈和媒体流进行处理，将实时多媒体数据流及以控制为导向的任务进行优化【2J。Blackfin561是一个高性价比的处理器，使用了两个高达750MHz的Black—fin内核，两内核共享高速的L2储存器，大大提高了处理器性能，该处理器采用了ADI和Intel联合开发的微信号结构(MSA)，这

8、个结构采用