0 引 言

隨著“中國(guó)制造 2025”計(jì)劃的實(shí)施，新一代信息技術(shù)、人工智能等新概念、新內(nèi)容不斷涌現(xiàn)在人們的日常生活中，其中無(wú)線視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用廣泛。本文提出一種基于嵌入式的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案—以嵌入式三星 S5P6818為控制核心，Linux 為操作系統(tǒng)，通過(guò) MJPG-streamer 流媒體服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)訪問(wèn) Web 服務(wù)器，隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由硬件與軟件兩部分組成。硬件部分主要采用ARM 嵌入式處理器、無(wú)線模塊及 USB 視頻設(shè)備 ；軟件主要基于 Linux 系統(tǒng)之上，采用 MJPG-streamer 流媒體服務(wù)進(jìn)行視頻采集與傳輸，利用 Web 服務(wù)器對(duì)外提供訪問(wèn)接口，客戶端可通過(guò)訪問(wèn) Web 服務(wù)器對(duì)所捕獲的視頻進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖 1 所示。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文系統(tǒng)以三星公司 Cortex-A53 內(nèi)核高性能八核處理器S5P6818 為主控，外接 SDRAM，F(xiàn)LASH 及電源管理模塊組成系統(tǒng)的核心部分，在此基礎(chǔ)上搭載 USB Host，UART，JTAG 等功能接口。硬件平臺(tái)總體框架如圖 2 所示。

圖 2 硬件平臺(tái)總體框架

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

Linux是一套免費(fèi)使用且可自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是基于 POSIX 和 UNIX 的多用戶、多任務(wù)，支持多線程與多CPU 的操作系統(tǒng)，能運(yùn)行主要的 UNIX 工具軟件、應(yīng)用程序及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 [1]。本文設(shè)計(jì)利用 Lunix 系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò) MJPGstreamer 流媒體服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸。

3.1 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)包括底層軟件設(shè)計(jì)與上層軟件設(shè)計(jì)。底層設(shè)計(jì)主要采用 U-Boot 移植、Linux 嵌入式系統(tǒng)移植、Rootfs制作、驅(qū)動(dòng)移植等，完成與硬件平臺(tái)之間的匹配。上層軟件采用 Web 服務(wù)器的搭建、MJPG-streamer 流媒體服務(wù)移植等。其中，MJPG-streamer 視頻流服務(wù)是一款基于 TCP/IP 協(xié)議傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)視頻流服務(wù)，利用 V4L2 接口采集圖像數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并以 MJPG 格式通過(guò) http 向外傳輸，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。系統(tǒng)軟件平臺(tái)如圖 3 所示。

3.2 V4L2 視頻采集流程

攝像頭捕捉的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)隊(duì)列形式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，使用 V4L2 設(shè)置攝像頭相關(guān)參數(shù)，申請(qǐng)若干個(gè)內(nèi)核視頻緩存區(qū)，并送進(jìn)隊(duì)列，將這若干個(gè)內(nèi)核緩存區(qū)通過(guò) mmap（）函數(shù)映射到用戶空間，對(duì)用戶層讀取攝像頭數(shù)據(jù) [2]。開啟攝像頭捕獲，操作內(nèi)核緩存區(qū)出隊(duì)，讀取數(shù)據(jù)，讀過(guò)緩沖區(qū)再次入隊(duì)，依次循環(huán)。V4L2 工作流程如圖 4 所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文根據(jù)未來(lái)智能化的發(fā)展方向，采用 Linux 系統(tǒng)通用的視頻采集接口 V4L2 采集視頻數(shù)據(jù)，通過(guò) MJPG-streamer流媒體服務(wù)壓縮轉(zhuǎn)出數(shù)據(jù)流格式，并利用 Boa 服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。下一步的工作是實(shí)現(xiàn)多路視頻監(jiān)控連接，并結(jié)合 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。