基于S3C2440A和MJPG―Streamer嵌入式网络视频监控系统的设计
摘要：本文将嵌入式技术与网络技术融合到视频监控系统，提出了基于S3C2440A和MJPG—Streamer的嵌入式网络视频监控系统，通过测试表明视频图像显示效果较好，运行稳定、可靠。
下载论文网 关键词：S3C2440A USB摄像头 MJPG—Streamer v4l2 1 概述 随着科学技术的高速发展，视频监控系统已经进入到人们生活的各个方面，将嵌入式技术与网络技术融合到视频监控系统，弥补了以前传统视频监控系统存在体积过于庞大、布线复杂、价格高等不足，在图像处理与传输方面都有很好的应用，具有重要的社会和应用价值[1]。
2 总体设计 本文提出的视频监控系统以ARM9的S3C2440A 作为主控芯片，配合Linux操作系统，通过USB与摄像头连接，搭建了MJPG—Streamer流媒体视频服务器，完成视频数据的采集、压缩及网络传输到远程客户端[2]，远程客户端通过软件进行查看，从而实现视频监控。
3 系统硬件设计 本系统的核心板采用Samsung公司生产的S3C2440微处理芯片，该芯片基于ARM920T内核，主频高达400MHz，内置了USB控制器，本系统的USB摄像头采用具有视频压缩编码的ZC0301P芯片[3]。
4 系统软件设计 4.1 Linux内核配置编译 要使USB摄像头能正常工作，Linux需要加载该功能模块，可以有两种方式：一种是把相应模块编译进内核；另一种是编译成模块，生成对应的.o文件，可以动态加载[2]。
本文采用第一种方式，直接编译进内核，USB摄像头随内核启动就能正常工作了。
在PC机的Linux系统下，进入linux—2.6.30.4内核目录，输入make menuconfig，进入到Linux 内核配置菜单，由于本文选择ZC0301P系列的USB摄像头，具体操作如下： Device Drivers 目录———> Multimedia support ———> [*] Video capture adapters ———>[*] V4L USB devices ———> USB ZC0301[P] Image Processor and Control Chip support。
保存配置后，执行make zImage可生成新的压缩内核zImage。
4.2 MJPG—Streamer视频服务器软件的设计 MJPG— Streamer是一个基于网络应用的轻量级的开源的视频服务器软件，可以从USB摄像头中获取视频数据，通过TCP/IP网络协议传输到客户端，主要包括input插件和output插件，结合Linux 系统的API，能完成视频数据的采集、压缩和网络传输[4]。
4.2.1 input插件。
input插件主要是完成USB摄像头的初始化以及视频数据采集，需要调用Video for Linux（V4L），它是上层的视频应用程序与系统内核的接口，由于V4L 中存在的一部分设计上的bug[2]，本文使用V4L的改进版V4L2来编写视频采集程序，具体流程如图2所示。
4.2.2 output插件。
本文使用基于帧内和帧独立的M—JPEG压缩技术，虽比不上低码率图像压缩标准的H.264，但画质还是比较清晰的，在嵌入式中应用比较广泛。
在网络传输上使用TCP/IP网络协议，定义socket 套接字，通过bind、listen、accept来编程，实现视频数据的网络传输[2]。
4.2.3 MJPG—Streamer视频服务器的搭建及系统测试。
本文搭建MJPG—Streamer视频服务器，并进行系统测试，具体步骤如下： ①首先下载MJPG—Streamer源码包，在PC机的Linux 系统下，使用tar 命令解压。
②在PC机的Linux 系统下安装交叉编译器arm—linux—gcc，生成的可执行文件可以在ARM9开发板上运行。
③进入到mjpg—streamer目录下，将所有目录下的Makefile文件中的CC=Gcc修改为CC=arm—linux—gcc，使用make编译，生成uvc—stream、mjpg—streamer、input*.so、output*.so的组件。
④将mjpeg—client/bin/win32—upx/目录下的客户端程序viewer.exe，复制到windows平台下，可以直接在windows平台下运行[5]。
⑤将前面所生成的内核通过TFTP下载到ARM9开发板中并启动，连上USB 摄像头。
⑥在超级终端上，通过NFS挂载，将input*.so、output*.so文件复制到ARM9开发板的/lib/WebCam目录下，将mjpg—streamer复制到ARM9开发板的/sbin/目录下，然后运行可执行文件uvc—stream。
⑦在PC端打开viewer.exe，输入ARM9开发板的ip和端口号，再点击connect，就可以实现监控显示，效果如图3所示。
5 总结 本系统以S3C2440A为核心，结合Linux操作系统，搭建MJPG—Streamer视频服务器，实现了嵌入式视频监控，但只是基于本地局域网的视频监控，且视频显示清晰度及实时性还有待改进，随着无线网络的发展，还可以利用无线网卡实现实时无线监控。
参考文献： [1]葛林.基于ARM9和OpenCV的视频监控系统的研究[D].湖北工业大学，2013.12. [2]华春梦，刘冲.基于S3C2440嵌入式平台的USB摄像头视频监控[J].电脑开发与应用，2015.1. [3]许敏.基于S3C2410的嵌入式视频监控系统的设计[J].电脑知识与技术，2014.2. [4]陈恒鑫，林威，张钦宇.基于MJPG—Streamer的移动视频监控系统设计[J].计算机测量与控制，2014.5. [5]李佳林，刘永春.基于S3C2440网络视频采集系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2014.1.