（信号与信息处理专业论文）基于h264嵌入式网络视频监控系统的研究与实现.pdf

research and implementation of the embedded web video surveillance system based on h.264 thesis submitted to nanjing university of posts and telecommunications for the degree of master of engineering by cai liyan supervisor: prof. wu meng april 2013 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容 和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名：_ 日期：_ 研究生签名：_ 导师签名：_ 日期：_ i 摘要摘要 嵌入式技术与视频编码技术的结合成为视频监控系统向数字化与网络化方向发展的 推动力。嵌入式处理器的性能与视频监控系统的实时性相矛盾，促使利用编解码技术提高 网络带宽利用率成为首选。而 h.264 高效的编码效率与优良的网络适应性能更好地为视频 监控系统在编码模块服务。 本文设计基于 b/s 嵌入式 linux 视频网络监控系统的方案，研究与实现视频采集与编 解码、 视频传输与web服务器的关键技术。 针对网络视频监控系统的需求， 提出了以arm11 的 s3c6410 处理器为硬件核心开发平台与软件开发平台为嵌入式 linux操作系统，并构建 系统的软硬件环境，包括嵌入式系统自适应移植、交叉编译环境建立等。为了提高网络视 频监控系统的实时性，为此方案根据功能划分采集模块、编码模块与传输模块。采集模块 通过 v4l2 驱动框架实现原始视频数据采集；在编码模块，阐述 h.264 编码技术特性，实 现 h.264 硬件编码功能；在传输模块，实时流传输协议 rtp 实现视频传输，并完成 web 服务器。最后对整个系统进行测试并分析了测试结果。 关键词关键词: 嵌入式系统嵌入式系统，h.264 ，web服务器服务器，rtp/rtcp ii abstract as embedded technology is becoming an important branch of computer technology, the combination of video coding and embedded technology become the drive force of a video surveillance system. due to the limitation of embedded processor performance and the high demands of monitoring system, video coding becomes an effective way to improve the utilization of network bandwidth. efficient encoding and decoding of the h.264 standard with an excellent network adaptability become a good choice. a scheme of video web surveillance system based on b/s mode is presented. the key technology of video capturing, video codec and web server is implemented. in order to meet needs and goals of web video monitoring system, the s3c6410 arm11 chip and embedded operating system linux as software platform are proposed. the surveillance system based on browser/server mode is presented to fulfill the system flexibility and real-time processing. according functional division, the system software environment is built. the driver of camera device base on v4l2 are particularly researched and realized. the use of an internal encoding multi format codec model and the real-time streaming transport protocol rtp is accomplished. the system is tested and analyzed in the end. key words: embedded system, h.264, web server, rtp/rtcp iii 目录目录 摘要 . i abstract . ii 专用术语注释表 . 1 第一章 绪论. 2 1.1 课题研究的背景与意义. 2 1.2 网络视频监控研究的现状与方向. 3 1.3 论文内容与章节安排 . 4 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台. 6 2.1 嵌入式网络视频监控系统的设计. 6 2.2 arm 处理器 . 8 2.3 s3c6410 体系结构.10 2.3.1 s3c6410 模块功能 .10 2.3.2 s3c6410 硬件设计 . 11 2.4 本章小结.12 第三章 嵌入式网络视频监控系统的软件平台.13 3.1 嵌入式操作系统 .13 3.1.1 嵌入式 linux 操作系统 .13 3.2.1 嵌入式软件开发流程.15 3.2 系统的开发环境搭建 .17 3.3 嵌入式系统移植 .19 3.3.1 u-boot 移植.19 3.3.2 linux 移植 .22 3.3.3 文件系统实现 .23 3.4 本章小结.25 第四章 网络视频监控系统的采集与编码.26 4.1 基于 v4l2 采集技术 .26 4.1.1 v4l2 技术 .26 4.1.2 v4l2 软件实现 .27 4.2 h.264 编码技术 .31 4.2.1 视频编码技术比较 .31 4.2.2 h.264 编码特性 .32 4.2.3 h.264 硬件编码实现 .34 4.3 颜色空间转换.37 4.4 本章小结.40 第五章 网络视频监控系统的传输实现 .41 5.1 基于 rtp/rtcp 协议的传输 .41 5.1.1 rtp/rtcp 技术 .41 5.1.2 基于 jrtplib的流媒体实现 .42 5.2 网络视频监控系统的 web 服务器实现.46 5.2.1 嵌入式 web 服务器比较与选择.47 5.2.2 web 服务器移植 .48 5.3 系统测试与分析 .50 5.4 本章小结.52 第六章 总结与展望 .53 iv 6.1 论文总结.53 6.2 未来工作展望.53 参考文献 .55 附录 1 攻读硕士学位期间撰写的论文 .58 致谢 .59 南京邮电大学硕士研究生学位论文 专用术语注释表 1 专用术语注释表专用术语注释表 缩略缩略词词说明：说明： mpeg moving pictures experts group 动态图像专家组 risc reduced instruction set computing 精简指令集 usb universal serial bus 通用串行总线 rtos real-time operating system 实时系统 rtp real-time transport protocol 实时传输协议 rtcp real-time transport control protocol 实时传输控制协议 udp user datagram protocol 用户数据包协议 tcp transport control protocol 传输控制协议 v4l2 video for linux 2 v4l2 cdma code division multiple access 码分多址 3g third generation 第三代移动通信技术 ip internet protocol 网络之间互连的协议 mpu micro processor unit 微处理器 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章 绪论 2 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题课题研究研究的背景与意义的背景与意义 伴随计算机网络技术、嵌入式技术、多媒体技术等技术的快速发展，视频监控系统 的应用已经深入人们的生活中。特别是视频监控系统的易于使用与内容直观的优势，更 加受到人们的青睐。 在实际生活中， 银行系统可以通过监控系统保存一些意外事件视频， 容易找到事情相关来源；重要部门监视如档案室、博物馆、超市等，可以防止出现偷盗 等情况，无法及时处理；同样可以用于公共交通、铁路调度、公路驾驶等交通运输的监 视。视频监控系统的快速发展过程，大致可划为三个阶段1： （1）模拟视频监控系统 最早的视频监控系统，通过模拟设备构成的闭路系统，主要组成结构为前端设备、 传输电缆，切换控制器、显示器。前端设备一般是摄像机、环境传感器、温湿度检测器 等设备；显示器可以分为常用的监视器、能够对前段设备进行控制的操作平台或者能够 显示传感器状态的指示牌。因为监控系统以模拟方式传输，所以监控系统使用距离一般 不远。总之，模拟监控系统主要缺点是扩展能力差，无法形成有效的数据处理或报警装 置，同时需要使用手动方式对每个监视范围进行切换的闭路电视系统，仅能在小范围内 使用。 （2）数字视频监控系统 计算机处理能力的提高和视频技术发展，可以直接电缆方式进行传输多个画面在显 示器上。前端设备获得数字视频信号，根据需求进行视频压缩，通过通信网络与计算机 连接；计算机接收到视频进行解压进行播放。这种数字监控系统减少了系统的复杂性， 提高了整个系统的效率2，称为第二代视频监控系统。第二代监控技术的优点是视频传 输效率比较高，同时能够在比较大地理空间使用；易于操作和管理，开发与设计更加趋 向接口规范化；同时提供了人机交互的友好界面，方便用户使用。在一定程序上解决了 模拟监控系统的缺陷，但是这种系统也仍存在一些缺点，需要专用的视频卡导致成本高 与兼容性差，同时计算机端需要专门的人操作与管理，不利于系统的维护与升级。 （3）网络视频监控系统 伴随宽带技术与嵌入式技术快速发展，以及图像处理技术的出现和快速发展，视频 监控系统的研究方向从本地监控逐步转向到能够远程监控趋势。 网络用户可以控制界面 对信息进行远程监控和管理。 相比以往的系统， 网络视频监控系统具有无法比拟的优势， 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章 绪论 3 首先， 视频图像数字化可以有效的分析存储、 显示， 可以对视频进行分析如运动检测等， 及时发现非正常情况，实现相应处理机制。其次，数字信息本质使得抗扰能力强，可以 使得图像稳定以及，压缩等技术节省存储容量。再次，最后，网络视频监控系统集成度 高、体积小、易于安装使用与维护。 网络监控系统具有广泛的应用以及强劲的市场潜力，在远程视频监控系统中，视频 压缩编码技术是非常重要部分。首先，前端设备采集的视频信号未经压缩编码，不能通 过有限传输带宽进行有效的数据传输。其次，视频信号未经压缩编码处理，直接在远程 存储，需要耗费大量的存储容量。从上世纪 90 年代国际标准组织、国际电工委员会、 国际电报电话咨询委员会陆续完成了各种数据压缩与通讯的标准和建议，如 mpeg 系 列和 h.26x 系列3-7。目前最新视频编码标准 h.264 逐步应用于网络视频监控系统，网 络视频监控系统使用视频编码，可以使得远程存储更加有效，网络带宽效率高。 1.2 网络视频监控网络视频监控研究研究的现状与方向的现状与方向 在国外，视频监控起步较早，并一直处于领先地位。经历了模拟视频监控系统，到 半数字视频监控系统，随着存储容量、计算机处理能力更加快速、视频信息处理技术及 网络技术迅速发展，视频监控系统进入了网络全数字时代。同时从单纯依靠肉眼监控发 展到能智能监控系统。目前，国外视频监控产品采用小波压缩方法比较多，其性能一般 更好，但价格也更昂贵。在国内，一般采用硬件编码方法，该方法处理速度更快些，但 是有个缺陷，不利于产品升级。依托嵌入式技术的快速发展，市场出现了各种高性能芯 片，硬件性能的极大提高成为了视频监控系统的一个良好的外在环境。当前，国内外对 基于嵌入式系统的网络视频监控系统的研究主要是系统设计、系统研究、网络传输以及 视频处理图像分析等四个方面。 在2009年中国电信覆盖了全国县级城市的3g cdma2000 网络第一期工程，同时开拓了新业务 3g全球眼视频监控，客户使用 3g 手机实现无线 视频监。 系统设计方面，重点是对视频监控系统设计与研究，文献8设计并实现一个实时整 体智能 camera 摄像机，设计了一个含有图像采集设备、微处理器与必需的接口等构成 的系统，使用了图像处理的优化编码算法与背景差分算法实现对摄像机目标的跟踪与判 断。文献9实现了基于 mpeg-4 的编码视频监控系统，并使用无线传输模块与云台控制 模块实现对监控系统扩展功能。文献10提出了采用 ip 组播的方式，在一对多情况下， 可以有效节约网络带宽，从而提高视频播放效率。文献11;12提出了个人手持设备、家庭 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章 绪论 4 或商业设备使用无线网络提高其便捷，机动性。就视频图像处理技术而言，主要是通过 某个图像处理算法，对视频或图像压缩处理、对特定目标进行识别、跟踪等。文献13 自动控制智能跟踪系统分为运动检测、目标分类、同类目标跟踪等三阶段，系统还有扩 展可选功能如入侵检测、数量统计、遗留物体检测和报警等功能。 还有在不同的嵌入式系统平台下实现网络视频监控系统，文献14在 uclinux上研究 与设计了一个嵌入式视频监控系统。在视频传输方面，有基于 tcp/ip 的视频传输系统 15，也有基于 live555 流媒体库实现视频流传输16。 此外，一些新的视频监控系统研究方向受到瞩目，如数字硬盘录像机的研究，文献 17详细分析数字录像机与客户端软件的工作原理与过程， 完成数字硬盘录像机的媒体服 务器。 1.3 论文论文内容与内容与章节章节安排安排 网络嵌入式视频监控有效弥补了传统监控系统的缺点，而数字化、网络化与便于管 理的特性促进了其成为市场监控领域的新产品。 本文设计一个基于 h.264 嵌入式网络视 频监控系统，根据嵌入式网络视频监控系统软件需求，提出了系统的功能划分。依托处 理器 s3c6410 为核心的硬件开发平台与嵌入式 linux操作系统的软件平台， 采集原始视 频数据经过 h.264 视频编码方式在网络传输，远程使用浏览器方式实现实时监控。具体 工作： （1）深入研究视频监控系统研究背景与研究现状。根据网络视频监控系统的研究方向， 相比传统 c/s 模式，给出了基于 b/s 模式的视频监控系统的功能框架，使用 boa 作为 web 服务器，提高系统的灵活使用。 （2）针对视频监控系统的需求，选择 arm11 的 s3c6410 处理器并使用嵌入式 linux 系统。阐述了 s3c6410 模块功能划分与硬件设计，根据系统开发要求，搭建系统需要的 软硬件开发环境。 （3）研究了在嵌入式 linux操作系统下 usb 设备驱动的视频采集模块，网络视频监控 系统的采集通过 v4l2 驱动框架实现。 视频采集程序主要通过 ioctl 系统函数调用来访问 v4l2 驱动框架。 （4）详细分析 h.264 硬件编码的流程，使用开发平台自带的多格式编码器实现硬件编 码。在视频传输模块，通过 rtp/rtcp 协议完成视频实时传输。此外，在开发平台移植 web 服务器。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章 绪论 5 论文结构安排如下： 第一章：简要论述视频监控系统发展过程以及课题研究背景，并归纳当前监控系统 研究现状与研究方向，最后提出论文主要研究工作和章节安排。 第二章：分析了传统的网络视频架构，提出自己的网络视频系统设计与架构。分析 与研究了常见的嵌入式处理器以及 arm 微处理器特点，选择 arm11 的 s3c6410 处理 器为核心硬件，并进一步分析与理解 s3c6410 功能模块与硬件设计。 第三章：研究了常用嵌入式操作系统，并分析与说明选择嵌入式 linux 操作系统作 为软件平台。实现了系统开发环境搭建，主要包括交叉编译环境。此外完成了目标板环 境搭建需要引导程序移植、操作系统移植与文件系统。 第四章：根据系统的总体框架，并简要论述 v4l2 针视频采集方法及过程，并实现 了视频图像采集。针对 s3c6410 开发平台使用内部多格视频编解码实现 h.264 编码。 第五章： 主要使用 jrtplib 库实现了系统的视频传输。 通过分析与比较常用的 web 服务器选择并实现了 web 服务器移植。对整个系统进行测试并分析了测试结果 第六章：总结本系统设计与实现，指出不足以及可以完善之处，并提出下一步的工 作目标。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 6 第二章第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 本章提出了嵌入式网络视频监控系统的设计，并分析了系统的硬件平台。 2.1 嵌入式网络视频监控系统的设计嵌入式网络视频监控系统的设计 传统的嵌入式视频系统通常采用 c/s（client/server，客户端与服务器端）模式，系 统分为三个功能模块构成：图像采集模块、图像编码模块与图像监控终端模块。典型结 构如图 2.1 所示。这种模式的优点是客户端与服务器端直接相连，响应速度快；同时可 以单独根据特定用户定制客户端要求，获得更好的用户需求。但 c/s 模式必须要求体验 客户安装客户端软件，造成开发成本相对比较高，不易于维护管理与软件的升级。 图像采集模块图像编码模块图像解码模块 网络通信 服务器端客户端 图 2.1 传统的嵌入式视频系统 本文分析与研究了 b/s(browser/server，浏览器与服务器)18模式的嵌入式网络视频 监控系统，采用 b/s 模式的优点有： （1）用户工作平台易得。传统的 server/client 模式需要专门编写客户端，用户必须安 装了客户端才能进行使用。 但b/s模式的客户端仅需要一台能够通信并由浏览器的电脑。 浏览器端为整个设计极大降低成本，无需考虑客户端研发与管理。 （2）易于功能扩展，且不受地理条件限制。使用者无需关心视频监控来源，仅需要将 自己需要的场景，升级与维护简单。 （3）可以实时视频回放与存储，使得整个系统具有功能灵活，易于调度。 整个系统按照采集、编码、传输的过程进行开发，系统的功能框图如图 2.2 所示。 采集原始数据，经过 h.264 编码，将 h.264 视频流打包成 rtp 发送到网络；网络接收到 rtp 包，进行解码播放。在本论文中，研究与设计实现视频采集，编码与传输这三个模 块的功能。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 7 采集编码打包 网络 解码解包 发送 接收 图 2.2. 系统的功能框图 整个系统硬件核心建立在 s3c6410 平台上，外围设备包括 usb 摄像头、sd 卡、网 卡、控制口转 usb 转接器等，其系统的硬件结构图如 2.3 所示。 摄像头usb host uart s3c6410 网卡 jtag 电源管理 sdram flash 图 2.3 系统的硬件结构图 usb2.0 摄像头因良好性能、简单实用与成本低，在嵌入式系统广泛使用。本系统 采用通用的 usb2.0 摄像头。usb2.0 摄像头与 s3c6410 的 usb host 接口相连，采集 视频数据。软件平台是一个嵌入式 linux 操作系统。usb 摄像头接入嵌入式系统，采集 视频数据经过 h.264 编码，将视频信息封装成 rtp 包发送到网络中。嵌入式 web 服务 器一直守候等待请求连接，若有请求连接，进行根据请求作出相应处理。用户仅可以用 浏览器观看视频监控场景，其软件框图如图 2.4 所示。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 8 视频图像采集、web服务器等 linux、yaffs文件系统 引导程序u-boot s3c6410 图 2.4 系统的软件框图 基于以上设计可以划分为四个层： （1） s3c6410 处理器的硬件资源， 包括电源模块、 usb 摄像头、 sd 卡、 终端控制、 256m nandflash等。 （2）引导程序的研究，本系统采用 u-boot，功能是能初始化硬件设备以及映射出内存 空间图，引导系统进入操作系统内核。 （3）linux 内核与文件系统，s3c6410 移植了 linux3.0.1 内核，并采用 yafffs2 文件系 统，进行管理系统文件。 （4）应用程序，应用程序实现了软件功能，包括实时视频采集与编码(video capture and encode)、视频传输(video transmission)等。实时视频采集与编码主要功能利用 v4l2 应 用程序接口采集原始视频数据，进行 h.264 编码；视频传输主要是将编码的视频数据封 装 rtp 包发送出去。 2.2 arm 处理器处理器 嵌入式系统研发需要选择合适的研发平台，根据需求分析选择适合的嵌入式微处理 器。ieee 对嵌入式系统下定义：用于控制、监控或辅助的装置、机器或车间运行操作 的设施。国内定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适合应用 系统对功能、可靠性、成本、体积、以及功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌 入式系统包括硬件和软件两部分。硬件部分包括 mpu(微处理器)、存储、输入/输出等， 软件部分包括操作系统和应用程序。嵌入式系统的硬件特性是体积小、集成效率高，面 向特定的应用以及功耗低、电磁兼容性好；嵌入式软件开发必须与硬件环境紧密结合， 才能编写高效率软件代码。一般固化在 flash 或 rom 中，高实时性的 os； 嵌入式系 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 9 统主要涉及嵌入式微处理器和操作系统两方面。根据本设计要求和目标，选择不同的研 发平台。 一般而言，嵌入式处理器主要分为四类19： （1）嵌入式微控制器，是至今仍然广泛应用的设备，最典型的代表是八位的电子器件 单片机。芯片集成只读存储器/电可编程只读存储器/随机接入存储器、总线、定时/ 计数器、串行口等各种必要功能和外设。体积较小，指令简单，具有功耗较低、成本低、 可靠性较高的优点。 但是单片机制作的受制于布局结构、 器件质量等因素使得稳定性低， 不易扩展，开发周期长，同时缺少对高端领域如高清视频等要求。 （2）嵌入式 dsp 处理器（digital signal processor）是专注信号处理方面的处理器，该 处理器的系统结构和指令算法根据信号处理方面进行特定设计，各种快速算法在数字滤 波、谱分析等仪器得到深入开发。目前，ti 的 tms320c2000/c5000 系列使用的最为广 泛， intel的 mcs-296 和 siemens 的 tricore 也有其应用范围。 缺点是缺乏支持网络协议， 因此网络方面得不到应用。 （3）soc(system on chip,片上系统)，soc 指的是以嵌入式系统为核心、以 ip 复用技 术为基础、软硬件于一体、并追求产品系统最大包容的集成芯片，实现了在片内集成了 操作系统的代码模块，真正达到了软件和硬件的完美结合。其特点是体积小，功耗低， 可靠性高。可惜这个技术只是一个良好的构想，开发复杂程度超出实际产品承受范围、 投入大、风险高、周期长；需要开发人员自己编写从底层驱动、协议封装、文件系统以 及到应用软件；该架构在目前为止并不可行。 （4）嵌入式微处理器(empu)从通用计算机中央处理器(cpu)发展而来，与计算机中央 处理器不同，嵌入式微处理器保留与其应用紧密相关的硬件模块，踢出冗余部分，从而 有体积小、成本低、可靠性高等优点，特别适合手持设备开发。目前主要有 arm/strong arm、mips、power pc 和基于 x86 的 386ex 等系列。 arm(advanced risc machines)嵌入式微处理器因完整体系结构，体积极小、能耗 特低、使用方便、成本低、性能极高，同时能根据嵌入式对象要求进行功能扩展和裁剪， 在各类嵌入式微处理器中崭露头角。arm 体系继承 risc 结构中固定长 32 位指令、加 载/存储及三地址指令格式。arm 嵌入式处理器是一种高性能、低功耗 risc 芯片，有 以下特点20： （1）寻址模式简单，加载/存储地址仅由寄存器内容与指令域决定，且统一规范指令域 易于指令译码。 （2）体积小、功耗低、成本低、性能高。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 10 （3）同时支持 16 位 thumb 与 32 位 arm 指令集。 （4）每一条数据指令都对算术逻辑单元(alu)和移位器进行控制，实现了算术逻辑单元 和移位器最大化利用。 （5）寻址模式中地址自动增加或减少，优化程序循环，确保所有指令能够快速执行。 arm 处理器系列包括 arm7、arm9、arm9e、arm10 等在内。arm 处理器普 遍使用在如汽车、电子设备、医疗器具的嵌入式控制、数字消费产品、便携式产品、网 络设备等。arm 成为手机和平板电脑最为流行的硬件标准。arm 在手机市场份额超过 90%，在 2010 年出货量超过 50 亿，占据了 32 位 risc 微处理器 80%以上的市场份额。 arm11 处理器出现与成熟技术为 arm 应用在高端产品成为可能。arm11 相比 arm9 处理器性能提高 40%，特别是增强视频处理能力。 2.3 s3c6410 体系结构体系结构 本小节主要分析了 s3c6410 功能模块与嵌入式网络视频监控系统在 s3c6410 上需 要的硬件设计。 2.3.1 s3c6410 模块功能 s3c6410 是韩国三星公司研发的一款 16/32 位高性能、 低成本的精简指令集 arm11 处理器。它的低功耗优点特别适用于移动电子产品如手机、平板电脑等开发。能够支持 多种嵌入式操作系统如 wince、linux，其硬件实物图如图 2.5 所示。 图 2.5 s3c6410 硬件实物图 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 11 s3c6410 处理器它采用 16/32-bit risc 内核，采用 64/32bit 的内部总线架构，融合 了 axi、ahb、apb 总线，并且融合了大量高性能的可以处理图像、视频等的硬件加 速器。s3c6410 处理器连接到外部存储器的接口，集成了多格式编解码器(multi format codec，mfc)支持 mpeg4/h.263/h.264 编解码和 vc1 解码。同时能够支持 ntsc/pal 电视输出以及视频会议；根据移动通信要求，对 2.5g/3g 模块进一步优化，存储器系 统发展非常完善；有 dram 和 flash /rom/ dram 端口以及双重外部存储器端口， dram 的端口可以配置为支持移动 ddr，ddr2，移动 sdram 和 sdram。 核心板的主要特点是板面精巧、支持 nand 与 sd 卡等多种启动方式；提供电压 调整功能，提高系统的稳定性与处理能力；能够支持大容量的 nandflash。扩展板有一 个 camera 接口而且并为支持 norflash提供 nor 接口，一个 host usb2.0 接口以及一 个标准的 d 型计算机串行口，能够与主机相连的 10m/100m 自适应以太网接口，提供 支持实时时钟功能，利用串行接口把开发平台与主机连接，进行程序调试与数据传输。 2.3.2 s3c6410 硬件设计 本系统在 s3c6410 核心板需要的硬件设计包括 nandflash、ddr2 存储器、usb host 接口、100m 以太网接口等。1g bytes nandflash 主要功能是存放内核代码、文 件系统、应用程序等等，支持双片选架构的模式；设计 mobile ddr2 存储器，ddr 数 据传输总线频率可达 266mhz.通过小尺寸 bga 封装两片 k4x51163pc 芯片，确保系 统可靠运行。采用 uart0 作为调试串口，通过转接线与 pc 机相连，查看系统的调试 信息。 usb 摄像头通过 usb host 接口与开发平台连接，usb host 接口支持 usb1.1、 usb2.0 协议，采用 usb 母口，可以连接 u 盘、usb 移动硬盘、usb 键盘等外设。其 设计原理如图 2.6 所示。s3c6410 集成 100m 以太网接口，通过交叉网线连接 pc 机。 图 2.6 usb host 设计原理图 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 嵌入式网络视频监控系统的硬件平台 12 2.4 本章小结本章小结 本章首先研究与分析了传统的嵌入式网络视频系统特点与不足，提出了基于 b/s 模 式的视频系统架构。结合系统的要求，主要分析了常见嵌入式处理器与各自的特点。选 出 arm11 的 s3c6410 作为嵌入式处理器。 阐述了 s3c64