基于arm和dsp的远程视频监控系统的设计与实现

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1、基于ARM和DSP的远程视频监控系统的设计与实现作者：肖政宏，韩秋凤，朱丽群    时间：2006-10-31    来源:        摘　要：本文提出了一种基于ARM和DSP的远程视频监控系统的体系结构，该体系结构将硬件分为两大模块，以PhilipsLPC2114为中央处理器的系统控制模块主要完成系统的控制功能，以BlackfinADSP-BF533为中央处理器的图像处理模块主要完成MPEG-4视频流的压缩及自适应网络传输。本文还介绍了嵌入式网络视频服务器和远程控制平台的软件设计与实现。通过自定义协议，系统实现了数据的可靠传输和MPEG-4视频流图像的平滑传

2、输，各项指标均符合设计要求。关键词：远程视频监控；ARM；DSP；MPEG-4；自定义协议引言随着视频编解码技术、计算机网络技术、数字信号处理技术和嵌入式系统的发展，以嵌入式网络视频服务器为核心的远程视频监控系统开始在市场上崭露头角。该系统把摄像机输出的模拟视频信号通过内置的嵌入式视频编码器直接转换成视频流，通过计算机网络传输出去。嵌入式网络视频服务器具备视频编码处理、网络通信、系统控制等强大功能，直接支持网络视频传输和网络管理，使得监控范围达到前所未有的广度。目前，嵌入式网络视频服务器的解决方案主要有以下几种:(1)视频采集芯片+DSP处理器。该方案中由视频采集

3、芯片完成图像的预处理，由DSP完成图像的存储、基于MPEG-4、H.263或MJPEG标准的图像压缩、网络传输。文献[1]提出了基于ADSP-BF532的嵌入式网络视频服务器方案，文献[2]提出了基于TMS320DSC21的嵌入式网络摄像机的方案。该方案的主要缺点是控制不够灵活，由于DSP通常没有强大的操作系统，功能单一，不适合做系统控制。(2)视频采集芯片+图像压缩芯片+嵌入式处理器。文献[4]提出了一种采用PhiliPs公司的视频解码芯片SSAA7114H进行图像采集、采用Intime公司的MPEG-4编码芯片IME6400进行图像压缩、摩托罗拉公司的嵌入式处

4、理器MCF5307组成嵌入式视频监控服务器方案。该方案的主要缺点是缺乏强大的图像处理能力，整个系统软件必须运行于μCLinux之上，系统成本较高。(3)ARM嵌入式处理器+DSP处理器。现在已有一些基于ARM和DSP的嵌入式视频监控方案，文献[5]提出一种采用AnaloGDevices公司的BF533实现MPEG-4标准的图像压缩、以InteL公司的XscalePXA261作为控制的嵌入式视频监控系统。文献[6]提出了一种采用SAA7114A进行图像采集、采用TMS320C6202B进行MJPEG2000标准的图像压缩、以嵌入式ARM芯片S3C4510进行系统控制

5、和网络传输的嵌入式网络视频服务器方案。该方案的主要缺点是:由于要使用ARM芯片对DSP的寄存器进行操作，设计、调试、使用较困难，整个系统软件必须运行于μCLinux之上，系统成本偏高。与现有的嵌入式网络视频服务器的解决方案不同的是：(1)本文设计的体系结构将硬件划分为两大模块，即系统控制模块和图像处理模块。两个模块不是通过共用一部分存储器的方式进行通信，而是通过连接对应引脚的直通方式进行通信，符合模块化的设计原则，设计、调试更加容易，使用更方便。(2)为缩短系统开发周期，提高系统的可靠性，本系统未使用嵌入式μCLinux操作系统，而是通过自定义电话号码协议、切换协

6、议、报警协议及精简的TCP/IP协议等，系统实现了数据的可靠传输和MPEG24视频流图像的平滑传输。(3)系统设计了来电显示功能，远程端通过接收FSK[7]或DTMF[8]拨号信令的方式唤醒前端主机上线，前端嵌入式网络视频服务器不需申请固定的IP地址。与其它嵌入式视频服务器方案相比，系统功能更加强大，使用更加方便，更加节省成本。嵌入式远程视频监控系统的体系结构系统总体结构如图1所示。嵌入式远程视频监控系统由前端、服务器组和控制中心三层组成：(1)前端负责信息的采集，包含的设备有摄像机、云台、嵌入式网络视频服务器(ENVS)。(2)服务器分为目录服务器和服务器。服务

7、器接受目录服务器的管理，同时管理前端各视频服务器并向第三层提供视频信息和报警信息；目录服务器负责对第三层用户进行授权管理。(3)控制中心用于监控中心连接的视音频、集中接警和设备巡检。系统硬件设计虽然DSP具备非常灵活的编程运算能力，并能针对不同的编码标准采用不同的编码软件完成视频图像的压缩，但它不适合作系统控制。因为DSP通常没有强大的操作系统、完备的网络协议栈和可靠的文件系统，而且DSP架构在作控制指令时无法进行并行处理和分支判断，而这些正好是ARM处理器的强项。本文中，远程视频监控系统的设计采用ARM与DSP相结合的方式来发挥两种处理器的优势，以获得最高的性能

8、。其中，A