论嵌入式技术在网络监控系统中的发展和应用

项目管理人员继续教育论文 第 1 页 共 4 页 论嵌入式技术在网络监控系统中的发展和应用 翟型文 374070057 2011 年 3 月 15 日 摘要 摘要 传统的视频监控系统采用模拟电视进行画面显示 视频信息储存到录像带上 然 而随着计算机技术 网络技术和通信技术的快速发展和 Internet 的广泛应用 促使监控系 统向开放性 网络化 智能化发展 网络化监控系统是实现工业信息化的重要组成部分 本 文结合本人在相关网络监控系统项目中的学习 开发及应用管理实践 简述了在大中型网络 监控系统中嵌入式应用的发展 关键词 关键词 监控系统 嵌入式 随着计算机软硬件技术 网络技术和通信技术的快速发展和互联网技术的广泛应用 监 控系统也向开放性 网络化 智能化发展 网络化监控系统作为实现工业信息化的重要组成 部分 在网络传输功能的监控系统中的有着相当广阔的应用前景 本人所在的企业正是一家 致力于网络监控集成的专业公司 本人对于嵌入式监控系统在监控项目中的开发与应用给予 了一定的关注和研究 并且自觉部分研究成果对于同行企业中采用高端嵌入式系统在控领域 的应用和技术推广具有一定的参考价值 本文对监控系统在发展过程中的类别 特点 应用 进行了简述 众所周知 传统的视频监控系统采用模拟电视进行画面显示 视频信息储存到磁介质 如录像带 上 但是 录像带数量会岁监控点增加和录像时间加长而多的惊人 这不仅耗 费大量成本 且使查询和管理工作变得异常繁琐 随着编解码技术的快速发展 以PC 图像 采集卡和专用电缆组成的数字视频监控系统取代了传统模拟视频监控系统 视频信息以数字 形式存放在硬盘上 由于采用了PC 图像采集卡和专用电缆的结构 日益暴露出体积大 布 线复杂 价格昂贵等缺点 而嵌入式视频监控系统则可以很好的解决这一问题 目前 基于 嵌入式技术的视频监控系统在我国尚未普及 开发嵌入式视频监控系统 尤其是具有网络传 输功能的监控系统将有广阔的应用前景 嵌入式系统的出现至今已经有30多年的历史 近几年来 计算机 通信 消费电子的一 体化趋势日益明显 嵌入式技术已成为一个研究热点 纵观嵌入式技术的发展过程 大致经 历四个阶段 第一阶段 是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统 具有与监测 伺服 指示设 项目管理人员继续教育论文 第 2 页 共 4 页 备相配合的功能 这类系统大部分应用于一些专业性强的工业控制系统中 一般没有操作系 统的支持 通过汇编语言编程对系统进行直接控制 这一阶段系统的主要特点是 系统结构 和功能相对单一 处理效率较低 存储容量较小 几乎没有用户接口 由于这种嵌入式系统 使用简单 价格低 以前在国内工业领域应用较为普遍 但是已经远不能适应高效的 需要 大容量存储的现代工业控制和新兴信息家电等领域的需求 第二阶段 是一嵌入式CPU为基础 以简单操作系统为核心的嵌入式系统 主要特点是 CPU种类繁多 通用性比较弱 系统开销小 效率高 操作系统达到一定的兼容性和扩展性 应用软件较专业化 用户界面不够友好 第三阶段 是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统 主要特点是 嵌入式操作系统能 运行于各种不同类型的微处理器上 兼容性好 操作系统内核小 效率高 并且具有高度的 模块化和扩展性 具备文件个目录管理 多任务 网络支持 图形窗口以及用户界面等功能 具有大量的应用程序接口 APU开发应用程序较简单 嵌入式应用软件丰富 第四阶段 是以Internet为标志的嵌入式系统 也是本人所在企业为客户提供应用最多 的系统模式 目前 这是一个正在迅速发展的阶段 目前大多数嵌入式系统还孤立于 Internet之外 但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电 工业控制技术结合日 益密切 嵌入式设备与Internet的结合将代表嵌入式系统的未来 综上 嵌入式系统技术日益完善 32位微处理器在该系统中占主导地位 嵌入式操作系 统已经从简单走向成熟 它与网络 Internet结合日益密切 因而 嵌入式系统应用将日益 广泛 嵌入式操作系统是嵌入式系统的重要组成部分 它具有操作系统的基本特点 能够有效 管理复杂的系统资源 完成进程管理 处理器调度 存储管理 设备管理 中断处理等任务 与通用操作系统相比 嵌入式操作系统在系统实时性 硬件的相关依赖性及应用的专用性等 方面具有较为突出的特点 具有可定制 兼容多种微处理器 低资源占有性等优点 嵌入式系统特点 任何嵌入式系统都包括硬件和软件两个方面 硬件包括微处理器 存 储器 I O端口和图形控制器 软件包括操作系统和应用软件 应用软件控制着嵌入式系统 的运作和行为 而操作系统则为应用程序提供必要的底层支持 它一般是通过应用编程接口 来实现的 下面介绍操作系统的软硬件特性 硬件特性1 体积小 继承效率高 嵌入式系 统总是去除沉余 力争用最小的系统完成目标功能 2 面向特定应用的特性 具有嵌入式 项目管理人员继续教育论文 第 3 页 共 4 页 系统只能适应某一特定应用 针对另一应用就需要重新设计硬件系统 3 低功耗 电磁兼 容性好 能在恶劣环境下工作 即使死机也要求能够快速重启 软件特性1 嵌入式软件的 研发与硬件紧密相关 由于嵌入式软件的开发是针对具体硬件平台运行的 它往往牵涉硬件 驱动方面的一些软硬件结合部分 2 软件代码要求高效率和高可靠性 由于嵌入式系统中 的软件运行空间有限 内存空间非常宝贵 在软件的编程过程中必须严格考虑软件的运行效 率 同时选用高质量的编译工具 3 软件一般固化在Flash或ROM中 由于嵌入式产品在体积 成本等方面有较严格的要求 处理器部分占用空间应尽可能小 系统的可用内存和外存数量也非常受限制 而嵌入式操作系统就运行在有限的内存 一般在 ROM或快闪存储器 中 因此就对操作系统的规模 效率等提出了较高的要求 正是嵌入式 操作系统的特殊要求为Linux在嵌入式系统中的发展提供了广阔的舞台 由于Linux的高度灵 活性 程序员可以很容易地根据应用领域的特点对它进行定制开发 来满足自己的实际应用 需要 而且由于Linux固有的多任务 高效稳定的系统特征 使得Linux成为嵌入式操作系统 中的新贵 嵌入式Linux一般是按照嵌入式目标系统的要求而设计 由一个体积很小的内核 及一些可以根据需要进行随意裁减的系统模块组成 一般来说整个系统所占用的空间不会超 过几M大小 遴选一套界面友好 稳定 安全性较高的操作系统是视频监控系统设计中尤为重要 常 用的嵌入式OS有 VXwords Palm OS 嵌入式Linux WindowsCE等 在本人所在企业的视频 监控项目中 几类OS的方案都有涉猎 经过多年的集成开发与实施 对几种方案评价如下 VXwords 美国WindRiver公司1983年开发的嵌入式实时操作系统 它支持多种处理器 如x86 ARM MIPS PowerPC等 由于其卓越的可靠性和实时性 而被广泛地应用在通信 军事 航空航天等精尖技术及实时性要求极高的领域中 由于版权和价格问题 在国内嵌入 式视频领域使用较少 Palm OS 由Palm公司开发 在PDA操作系统市场上的占有率位居前列 它提供了可用性 很强的API 并发布了很多免费的代码 嵌入式Linux 近年来 嵌入式Linux发展很快 它具有其它操作系统无法比拟的开放性 开发者可以免费获得内核源代码 由此可更好地利用自己的平台 此外 它还具有极其丰富 的OpenSource工程 这些开源工程很多都是由世界顶级程序员组织编写的 开发者不仅可以 获得源代码 还可以免费应用于自己的产品当中 其缺点在于界面仍不够友好 系统的稳定 项目管理人员继续教育论文 第 4 页 共 4 页 性和实时性还待进一步提高 Windows CE 由微软公司专为有限资源平台设计的多任务 多优先级的实时嵌入式操作 系统 由于有操作系统行业巨头微软的强大支持 Windows CE发展迅速 它具有与Windows 类似的开发环境和开发办法 但它绝非Windows系列产品的精简版 它是一种基于组件的操 作系统 各功能模块可方便地裁减 使系统变得很紧凑 系统运行所需的资源也就很少 Windows CE操作系统主要包含四个模块 内核模块 对象存储模块 GWES图像 窗口和事件 子系统模块 通信模块 它具有非常出色的通信能力 支持各种通信硬件 局域网连接和无 线通信等 可提供与Window9x NT的最佳集成和通信能力 在我们的监控集成方案中 更多地是采用Windows CE5 0嵌入式系统 总体说来 具有 与Windows类似的编程结构 以及良好的内存和电源管理 它是微软公司专门为移动设备和 消费类电子产品等领域而设计的全新的操作系统 具有开发简单 界面优美 高度模块化 良好实时性 支持多种微处理器 通信能力强等特点 嵌入式系统中 电池的实用寿命是不 可忽略的因素之一 Windows CE5 0具有灵活的电源管理功能 它的睡