嵌入式视频监控系统的设计与实现
嵌入式视频监控系统的设计与实现
庞春辉 辽宁机电职业技术学院 辽宁丹东 118009
【文章摘要】
本文在针对当前嵌入式视频监控系统发展的基础上，介绍了一种基于ARM 的嵌入式视频监控系统，并对系统的实现和嵌入式Linux 内核的编译与移植等问题进行了详细的分析和阐述。
【关键词】
视频监控；嵌入式；ARM
当前在我国的视频监控市场当中主要包括两种不同类型的监控系统，一类为数字控制的模拟视频监控；另一类则为数字视频监控。这两类监控系统在技术方面都已经非常的成熟，性能也变得非常的稳定，并在实际的工程当中被广泛的应用。而其中的数字监控系统是以计算机技术和图像技术作为基础，兴起的一种新的视频监控系统。该技术因为可有效的解决模拟系统的部分弊端而被广泛的推广和发展。目前，我国的视频监控系统则正处在数值模拟和数字系统混合应用的转变。
1 ARM 处理器
ARM 公司作为专门从事RISC 技术芯片设计的公司，主要为知识产品的提供商，并不直接从事对芯片的生产，而是将技术转让给许可的合作公司。各种不同的芯片被世界各大生产商购买，并从ARM 购买其设计的微处理器核，然后根据自己行业的特点，对外围的电路进行设计，从而形成独具特色的ARM 处理器芯片。ARM9 作为公司设计的一种类型的处理器，被广泛的应用，其主要的原因在于该芯片其具有以下的特点：1) 具有5 级整数流水线, 指令执行效率高；2) 提供l.lMIPS/MHz 的哈弗结构；3) 支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集；4) 支持32 位的高速AMBA 总线接口；5) 全性能的MMU, 支持Windows CE、Linux
等多种主流嵌入式操作系统；6) 支持数据cache 和指令cache, 具有更高的指令和数据处理能力。
2 系统整体设计
结合视频监控系统的实际需求，本文设计的系统的整体结构如图1
所示。包括S3C2440 处理器、Flash 闪存、USB 接口、LCD 显示器等组成。
3 系统主控芯片简介
3.1 S3C2440 处理器
在该系统中选用三星公司生产的ARM9 内核的S3C2440 处理器。该处理器其典型的优点在于其最高的主频可达到400MHz, 为同类ARM 处理器当中最快的设备。该处理器其是基于ARM920T 内核的16/32 位RISC 嵌入式微处理器,
主要面向远程监控终端、面向手持设备的高性价比和低功耗的应用。同时ARM920T 中， 其MMU 单元可以管理虚拟的内存，并拥有高速缓存独立的16KB 地址和16KB 的数据高速Cache。
3.2 寄存器
在该主控芯片中，其包含37 个寄存器，其指令的数量不多，字长较大，并且其寄存器的数量也比较多。其中包括31 个32 为的通用的寄存器，6 个程序状态的寄存器。
3.3 地址空间
在S3C2440 芯片的外部可以找到的存储空间为1GB，其被分为8 个不同的存储模块，每个模块的空间大小都为128MB，S3C2440 芯片其外部存储空间主要存在着以下的特点：第一，其支持小端/ 大端的模式；第二，在系统的8 个外部存储空间当中，其中的6 个主要用于ROM 和SRAM 存储，其余的2 个可用于ROM、SRAM 和SDRAM 的存储；第三，在8 个存储空间中，其中的7 个为包含着固定的起始地址，而最后的一个起始地可以进行适当的调整，并且最后的2 个模块空间的大小可编程；第四，所以存储器块的访问可编程；第五，在其中的SDRAM 当中，其可以进行自主的刷新。
3.4 存储器
存储器作为系统整个开发的重点，其大多的应用程序等都放置在该存储空间当中。本文主控芯片所采用的NAND Flash 具有容量大、价格低的特点。其在启动的时候，存储器上的前4KB 会被装载到缓冲器当中，并执行对代码的启动。在启动代码后则将其复制到到SDRAM 中，组后主程序都全部在SDRAM 执行。
4 系统设计
4.1 存储器设计
对存储器的设计采用三星公司的K4S561632C，这是一款比较常用的SDRAM 存储器，其时钟的频率则可以达到133MHz。其具体的电路图设计如图2 所示。
4.2 LCD 电路接口
S3C2440 芯片支持型号为TFT 型的LCD 的触摸屏，其只需要在LCD 驱动板上根据其固定的标准从CPU 引出LCD 控制信号即刻进行使用。本文则主要采用的是LCD24 位，显示时其RGB 则各位8 位。
4.3 网卡控制器
在本文中选择DM9000 作为网卡，其主要原因在于该模块为集成和符合成本效益的单芯片的快速以太网模块。分别支持8 位,16 位和32 位接口访问内部存储器, 依次可以支持不同的处理器。同时， 在DM9000 网卡的物理协议层接口可支持10MBps 的3 类、4 类、5 类非屏蔽双绞线和为100MBps 下的5 类非屏蔽双绞线。
4.4 JTAG 接口
JTAG 技术作为嵌入式的一种调试技术，主要是在芯片的内部封装一个专门的测试电路，通过其专用的JTAG 的测试工具，从而对系统内部的节点进行不同的测试。通过该JTAG 接口其可对芯片内部的所有的部件进行访问，因此使得该技术成为一种对系统调试的高效的手段。本系统对NOR FLASH 的烧写选用JTAG 进行, 对于NAND FLASH 的烧写采用USB
进行。
5 结语
本文通过对ARM 和S3C2440 微处理器相关性能的了解，最后对存储器、LCD 接口、网关控制等电路进行了设计，从而实现了视频监控系统。
【参考文献】
[1] 涂继辉, 余厚全, 佘新平. 基于ARM 的视频监控系统的设计与实现[J]. 长江大学学报( 自科科学版) 理工卷,2010,07(2).
[2] 纪波, 王辉, 张亚军. 基于嵌入式Linux 的视频监控系统的实现[J]. 电脑知识与技术,2011,07（8）
[3] 李浩. 基于嵌入式Limix 的视频图像采集系统设计[A]. 第二十届全国测控、计量、仪器仪表学术年会论文集[C].2010.
[4] 叶琳, 邱龙辉. 基于ARM 的嵌入式手姿态跟踪设备控制系统研究[J]. 新技术新工艺,2009,08:21- 23.
【作者简介】
庞春辉 男 1982 辽宁省丹东市，讲师，研究方向：嵌入式、软件开发
图2 SDRAM 电路图
