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基于Au1200的无线车载视频监控的实现

时间:03-07 来源:互联网 点击:
引 言

  随着无线宽带网络的发展、数字移动电视的建设、多媒体技术的应用,集多种功能于一体的无线车载媒体处理系统应运而生,它可广泛地应用于铁路、地铁、客运汽车等交通系统。

  本文简要介绍了基于Au1200处理器,包含无线传输、视频播放、视频监控等多种功能的嵌入式无线车载媒体处理系统的设计方案,详细描述了基于ffmpeg的软压缩方法,设计并实现了车载系统中视频监控部分的视频采集和视频压缩。

  1 无线车载媒体处理系统简介

  基于Au1200的无线车载媒体处理系统网络架构如图1所示。采用客户端/服务器架构,由车载客户端、车站服务器及通信网络三部分组成。其中,客户端选用AlchemyTM Au1200作为主控芯片。该芯片采用了MIPS32核心,是针对数字多媒体播放器、汽车信息娱乐系统等应用领域设计的一款低功耗、高性能的嵌入式处理芯片。利用Au1200在媒体处理方面的优势及其丰富的外围接口,无线车载媒体处理器的系统框图如图2所示。用户可以通过按键控制整个系统无线传输、视频播放、视频监控等多种功能。

  

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  服务器端使用通用的PC机服务器,为整个系统提供多媒体资源管理和无线网络服务。

  每个装有无线车载媒体处理器的车辆,可以通过无线网络连接服务器,并按照指定的方式传输媒体资源。

  2 无线车载视频监控的硬件设计

  Au1200嵌入式处理器采用MIPS32核心,能够支持包括MEPG-1,MPEG-2,MPEG-4,WMV9,H.263,MP3,WMA,ASF,AVI和JPEG等多种媒体格式,其内部集成了专门的媒体加速引擎(Media Acceler-ation Engine,MAE),不需要外部DSP,因而可以简化编程环境并减少组件,拥有丰富的片上资源和外部接口,支持USB 2.0,IDE,CCIR656摄像头等接口。无线车载视频监控硬件框图如图3所示。

  

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  其中包括:

  (1)视频监控输入部分:采用Omni Vision公司的彩色CMOS图像传感器OV9650作为系统的视频输入设备,利用Au1200自带的CIM(Camera Interface Module)接口,可以方便地控制OV9650。通过I2C方式,配置OV9650摄像头的工作模式,通过CIM接口读入采集到的视频数据,并映射到内存单元中。根据不同流向需求,处理视频数据流,实现系统的录制、存储、播放、传送等功能。

  (2)视频监控数据存放部分:通过ffmpeg软压缩方法,将采集到的视频数据按指定视频格式实时压缩成文件存储于硬盘中。

  (3)视频监控数据的实时播放部分:采集到的视频数据映射到内存后,将RGB视频数据直接输出到LCD缓冲区中,即可实现监控视频在LCD设备中的实时播放。系统也支持视频输出到VGA接口的显示设备中实时播放。此时,需要将数字视频数据转换为模拟视频数据。可采用ADI公司的ADV7123芯片实现三路高速、10位输入的高速视频数/模转换。三路DAC可以分别处理红、绿、蓝视频数据,实现模拟显示终端的高分辨率显示。

  (4)视频监控的远程传输部分:通过客户端系统的无线网卡(支持802.11b/g)连接无线局域网络,将硬盘中的录像文件以无线的方式,上传到服务器中进行保存。

  (5)用户控制部分:系统设计功能按键,分别连接到支持中断的GPIO口上,用户通过按键选择方式,方便地对视频监控进行控制。

3 无线车载视频监控的软件设计

  无线车载视频监控的软件部分主要包括:

  (1)内核及驱动部分

  系统使用Linux 2.6.11内核作为系统的内核,通过make menuconfig命令,根据用户需要配置合适的内核和驱动,生成内核文件镜像。设备驱动程序与系统硬件紧密相关,通过修改和调试后模块化的集成于内核之中。所涉及到的驱动程序包括用户按键驱动、摄像头驱动、LCD/VGA显示驱动、硬盘驱动、播放器相关的MAE驱动和与无线传输相关的无线网卡驱动等。在此着重介绍系统摄像头驱动的关键部分。

  在摄像头驱动中,定义数据结构cim_cmos_cam-era_config对摄像头设备进行描述:

  

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  通过上述数据结构,可以有效地描述摄像头设备的各种参数。其中,config_cmd是一个十六进制的数组,对应不同工作模式的摄像头配置摄像头寄存器。

  驱动程序为上层应用提供了API接口,通过对应file_operations数据结构中的各个成员函数进行系统调用,在上层程序中,利用函数调用,读取驱动中fileoperations的相应成员函数指针,完成对应函数功能。

  在系统的CIM接口的驱动程序中做如下定义:

  

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  其成员函数分别完成了与Au1200 CIM接口相连摄像头设备的打开、控制、读写、映射以及释放等基本功能。例如通过ioctl操作对摄像头进行配置:

  

闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁诡垎鍐f寖闂佺娅曢幑鍥灳閺冨牆绀冩い蹇庣娴滈箖鏌ㄥ┑鍡欏嚬缂併劌銈搁弻鐔兼儌閸濄儳袦闂佸搫鐭夌紞渚€銆佸鈧幃娆撳箹椤撶噥妫ч梻鍌欑窔濞佳兾涘▎鎴炴殰闁圭儤顨愮紞鏍ㄧ節闂堟侗鍎愰柡鍛叀閺屾稑鈽夐崡鐐差潻濡炪們鍎查懝楣冨煘閹寸偛绠犻梺绋匡攻椤ㄥ棝骞堥妸鈺傚€婚柦妯侯槺閿涙稑鈹戦悙鏉戠亶闁瑰磭鍋ゅ畷鍫曨敆娴i晲缂撶紓鍌欑椤戝懘鎮樺┑瀣€垫い鎾跺枍缁诲棝鏌曢崼婵堢闁告帊鍗抽弻娑㈡偆娴i晲绨界紓渚囧枦椤曆囧煡婢跺á鐔荤疀閹惧墎楔闂佽桨鐒﹂崝娆忕暦閵娾晩鏁婇悹渚厛閺€銊х磽閸屾艾鈧绮堟笟鈧、鏍礋椤栨稑娈戦梺鍛婃尫閻掞箓锝為弴銏$厵闁硅鍔﹂崵娆戠棯閹冩倯闁逛究鍔岄~婊堝幢濡も偓楠炲姊虹粙娆惧剱闁圭懓娲獮鍐ㄢ堪閸喎娈熼梺闈涱槶閸庮噣宕戦幘璇查敜婵°倓鑳堕崣鍡涙⒑閸濆嫭澶勬慨妯稿姂瀹曟繂顓兼径瀣幍闂佸憡鍔樼亸娆撴倿閸涘﹥鍙忓┑鐘插鐢盯鏌熷畡鐗堝殗鐎规洏鍔嶇换婵嬪磼濞戞瑧鏆梻鍌氬€峰ù鍥х暦閻㈢ǹ绐楅柛鈩冪☉绾惧潡鏌熼幆鐗堫棄缂佺姵鐓¢弻鏇$疀閺囩儐鈧本绻涚粭鍝勫闁哄苯绉烽¨渚€鏌涢幘瀵告噰妞ゃ垺宀搁弫鎰板幢濞嗘垹妲囨繝娈垮枟閿曗晠宕㈤崗鑲╊洸婵犲﹤鎳愮壕濂告煟閹伴潧澧い搴㈢矊椤啰鈧稒蓱閸婃劗鈧鍠楅悡锟犮€佸Δ鍛妞ゆ垼濮ょ€氬ジ姊绘担鍛婅础閺嬵亝绻涢幘顕呮缂侇喖顭烽獮妯尖偓闈涙憸椤旀洟鏌i悩鍙夊巶闁告侗鍘奸悡鍌炴⒑鏉炴壆顦﹂柣妤€锕ョ粚杈ㄧ節閸ヮ灛褔鏌涘☉鍗炴灈婵炲懌鍊濆铏圭矙濞嗘儳鍓梺鍛婃尰缁诲嫰骞戦姀鐘斀闁搞儮鏅濋惁鍫ユ⒑缁嬫寧婀扮紒瀣灥閳诲秹鏁愰崪浣瑰瘜闂侀潧鐗嗙换鎺楀礆娴煎瓨鐓忛柛顐ゅ枑閸婃劖顨ラ悙鎻掓殲缂佸倹甯為埀顒婄到閻忔岸寮查鈧埞鎴︽倷閺夋垹浠搁柦鍐憾閹綊宕堕埡浣锋濠殿喖锕ㄥ▍锝夊箯閻樿鐏抽柧蹇e亞娴滃爼姊绘担钘夊惞闁革綇闄勬穱濠囧炊椤掆偓缁犳煡鏌曡箛鏇炐涢柡鈧禒瀣€甸柨婵嗙凹缁ㄤ粙鏌涙繝鍕槐婵﹥妞藉Λ鍐归妶鍡欐创鐎规洘锕㈡俊鎼佸Ψ椤旇棄鏋犳繝鐢靛Х閺佸憡鎱ㄩ悜钘夋瀬闁告稑锕ラ崣蹇涙煟閹达絾顥夐柡瀣╃窔閺岀喖姊荤€靛壊妲紒鐐礃椤濡甸崟顖氬唨妞ゆ劦婢€缁爼姊虹紒妯虹瑨闁诲繑宀告俊鐢稿礋椤栨氨顔婇梺鐟扮摠缁诲秵绂掗懖鈺冪<闁绘劦鍓欓崝銈嗐亜椤撶姴鍘寸€殿喖顭烽幃銏ゆ偂鎼达綆妲堕柣鐔哥矊缁绘帡寮灏栨闁靛骏绱曢崢浠嬫⒑鐟欏嫬鍔ゆい鏇ㄥ幖鐓ら柟缁㈠枟閻撴瑦銇勯弮鍌滄憘婵炲牊绮撻弻鈩冩媴閻熸澘顫嶉梺璇″灡濡啴宕规ィ鍐╁殤妞ゆ帊鐒﹀▍锕€鈹戦悩鍨毄濠殿噮鍙冮獮蹇涘礃椤旇偐顦ㄥ銈呯箰閸熺増銇欓幎鑺モ拻濞撴埃鍋撻柍褜鍓氱粙鎾诲煘閹烘鐓曢柡鍌濇硶鑲栭梺鐟扮畭閸ㄥ綊鍩為幋鐘亾閿濆簼绨荤紒鎰☉椤啴濡堕崱妯碱槬闂佺懓鍟跨粔鐟扮暦椤愨懡鏃堝川椤旇瀚藉┑鐐舵彧缁蹭粙骞夐敍鍕闁跨喓濮甸悡娆撴煣韫囷絽浜濋悘蹇曟暬閺屽秷顧侀柛鎾磋壘椤繈濡搁敂鑺ョ彿濠德板€撻懗鍫曞煘瀹ュ應鏀介柣妯哄级閹兼劗绱掗悩鍨殌闂囧鏌ㄥ┑鍡欏闁逞屽厸缁瑦淇婇幖浣哥厸闁稿本绮屽鎶芥⒒娴e憡鎯堥柛鐔哄█瀹曟垿骞樼紒妯煎幈闁硅壈鎻槐鏇㈡晬瀹ュ洨纾奸弶鍫氭櫅娴犺鲸顨ラ悙鏉戠瑨閾绘牕霉閿濆懎绾ч悗姘矙濮婄粯鎷呴崨闈涚秺瀵敻顢楅崟顒€浠梺闈浥堥弲娑氱矆閸屾壕鍋撻崗澶婁壕闂佸憡娲﹂崜娑㈠储閻㈠憡鈷戦柟顖嗗嫮顩伴梺绋款儏閹冲酣鎮惧畡鎵殕闁逞屽墴閸┾偓妞ゆ帒鍠氬ḿ鎰箾閸欏鐭掔€殿噮鍋嗛幏鐘差啅椤斿吋顓垮┑鐐差嚟婵挳顢栭幇鏉挎瀬闁搞儺鍓氶悡鐔兼煙闁箑寮鹃柛鐔风箻閺屾盯鎮欓崹顐f瘓濠殿喖锕︾划顖炲箯閸涘瓨鍤嶉柕澹讲鍋撴繝鍥ㄢ拺闂傚牃鏅濈粔鍓佺磼閻樿櫕宕岄柣娑卞枦缁犳稑鈽夊▎鎰仧闂備浇娉曢崳锕傚箯閿燂拷...

  (2)库与协议栈部分

为了支持上层应用程序的运行,软件系统中还必须包含众多与之相关的函数库和协议栈。其中,主要包括了与系统运行相关的基本函数库,与音视频编解码相关的音

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