ARM11嵌入式視頻采集系統在傳輸發射單位視頻采集中的應用

李佳

摘 要：傳輸發射單位視頻采集中對ARM11嵌入式視頻采集系統的應用，可以保證視頻采集質量，從而提升視頻監控效果，以滿足實際發展需要。文中在對ARM11嵌入式視頻采集系統在傳輸發射單位視頻采集中應用問題分析過程中，從系統軟硬件設計角度出發，就系統的設計問題進行了分析和探討，并就ARM11嵌入式視頻采集系統的具體應用展開了分析，以期為ARM11嵌入式采集系統的有效應用提供一些參考和借鑒。

關鍵詞：ARM11系統；視頻采集系統；視頻采集

隨著信息技術的快速發展，圖像處理技術在很大程度上提升了視頻監控系統的效果和質量。視頻采集過程中，逐漸朝著現代化發展，并形成以前端網絡視頻為代表的數字化視頻監控系統。在這一過程中，視頻采集在采集、壓縮、傳輸、瀏覽和存儲過程中，實現了數字化模式。傳輸發射單位視頻采集過程中，對視頻采集系統的應用，能夠對數據信息實現有效監控，保證視頻采集的安全性和可靠性。通過對ARM11嵌入式視頻采集系統的有效利用，可以更好的滿足傳輸發射單位對視頻信息獲取的需求，并能夠很好的提升視頻信息獲取質量。

1 傳輸發射單位視頻采集中ARM11嵌入式視頻采集系統結構分析

傳輸發射單位視頻采集中的ARM11嵌入式視頻采集系統是一種遠程視頻監控系統，該系統對現有網絡設備和網絡技術進行了利用，保證用戶能夠實現對設備進行遠程監控的目的。在對ARM11嵌入式視頻采集系統設計過程中，需要設置好前端視頻采集、數據傳輸和數據終端接收等設備。ARM11嵌入式視頻采集系統結構主要包括了USB攝像頭、嵌入式Web服務器、USB服務網卡、客戶端四個部分。這四個部分在應用時，USB攝像頭實現了對數據信息的監控；Web視頻服務器則負責對編碼后的數據信息進行接收，并借助于TCP協議對數據信息進行傳輸，使客戶端能夠對信息進行獲取。在這一過程中，ARM11嵌入式視頻采集系統獲取的數據文件主要為gif、bmp、jpg格式，這種視頻信息能夠直接的進行訪問，十分方便。

2 ARM11嵌入式視頻采集系統軟、硬件設計

2.1硬件選擇

2.1.1硬件結構

在進行ARM11嵌入式視頻采集系統硬件設計過程中，主要考慮到了硬件結果如何對USB攝像頭、USB無線網卡等進行連接，從而使系統功能得到有效的發揮。在系統硬件結構設計過程中，核心板主要采用S3C6410微處理芯片，這一類型的芯片穩定性較好，并且具有較強的兼容性，可以使ARM11嵌入式視頻采集系統具有更加穩定的工作狀態，以滿足系統實際需求。關于系統硬件結構，如圖1所示：

2.1.2核心處理器

在對ARM11嵌入式視頻采集系統核心處理器選擇過程中，主要以S3C6410微處理芯片為主，這一處理器在應用過程中，借助于NAND Flash、SDRAM進行固化程序存儲和系統運行程序調試。在拓展模塊設計過程中，USB攝像頭和USB無線網卡連接時，主要利用USB Hub來實現。S3C6410是一款16/32位的RISC微處理器，其頻率最高值為667MHz。在對S3C6410應用時，能夠對視頻、音頻進行有效處理，編碼器選擇方面，主要以MPEG-4/H、263/H.264型號編碼器為主，最高速率在30f/s左右。

2.1.3 USB攝像頭

USB攝像頭選擇過程中，主要以zc301攝像頭為主，這一型號的攝像頭與本文選用的微處理器具有較好的兼容性，其采集速率在30f/s。在進行數據傳輸過程中，其格式選擇為JPEG流，最大的分辨率在640*480像素。

2.1.4無線網卡

無線網卡選擇過程中，主要目的在于保證數據信息能夠可靠傳輸。在這一過程中，無線網卡可采用TL-WDN3200，該網卡具有較高的傳輸效率，可達到300Mbit/s，調制方式選擇方面，以DBPSK和DQPSK方式為主，能夠有效的滿足數據信息在局域網范圍內的可靠傳輸[1]。

2.2 軟件設計

2.2.1無線網卡驅動

軟件設計過程中，無線網卡驅動設計是實現USB無線設備工作的關鍵。在這一過程中，要注重設置支持無線網卡驅動的程序，之后對驅動模塊進行編輯，以滿足程序運行的需要。

2.2.2Boa Web服務器移植

在進行ARM11嵌入式視頻采集系統設計過程中，考慮到Linux下的Web服務器共計三個，分別是httpd、thttpd、boa。在這一過程中，對Boa Web應用時，其代碼內存較小，不足70KB，這可以使系統的服務能力更加突出。在選擇Boa Web服務器時，要注重對Boa Web服務器的工作環境進行把握，并進行設置，實現對Boa Web服務器的移植。在設計時，將日志文件創建在目錄/var/log/boa下，并對HTML文檔的主目錄選擇為/var/www.，創建CGI腳本，完成Boa Web服務器的移植[2]。

2.2.3應用程序設計

應用程序設計過程中，考慮到Linux內核情況，對V4L2接口進行調整，借助于V4L2的API實現對音頻、視頻設備的控制，對數據信息進行錄用。關于應用程序的設計，具體如圖3所示：

3 ARM11嵌入式視頻采集系統在傳輸發射單位的具體應用分析

3.1 視頻信息采集

ARM11嵌入式視頻采集系統在傳輸發射單位視頻采集中應用時，其對V4L2接口進行了應用，這就需要對V4L2接口函數的視頻讀取方式進行把握。一般來說，V4L2在進行視頻幀讀取過程中，主要借助于read（）函數。通過read（）函數進行視頻信息采集過程中，可以降低內存拷貝，使視頻信息采集效率得到較大幅度的提升[3]。在進行視頻信息采集過程中，ARM11嵌入式視頻采集系統的工作流程如下：

視頻系統的驅動文件運行，并獲取驅動功能。這一過程中，對視頻信息采集格式進行設置，在調試完成后，系統開始進入到工作狀態；

設備驅動開始申請驅動緩存，并對申請貞的緩存信息進行獲取。映射幀的數據信息會緩存到用戶控件mmap（）當中；

幀緩沖之后會進入到隊列，之后數據信息會反饋到內核驅動。系統啟動視頻采集，并對幀視頻進行獲取，并將獲取的數據信息反饋給內存驅動；

視頻信息采集完成后，系統會對“是否進行繼續采集”命令進行判斷，如果需要繼續采集，則進行驅動功能啟動，重復上述動作；如果需要停止采集，攝像頭驅動文件將關閉。

3.2 視頻信息編碼

視頻信息編碼過程中，主要采用了S3C6410微處理器，這一型號的微處理器能夠提供MFC硬件編碼器，可以對視頻數據進行編碼操作，其格式主要為H.264格式。編碼程序執行過程中，主要以接口函數來完成，其接口函數為I/O control。通過接口函數，可以對數據信息進行封裝，使之成為API函數。API函數具有較高的穩定性和可靠性。視頻信息編碼過程中，其步驟如下：

對編碼句柄進行初始化。初始化的編碼句柄中包含了視頻數據的原始信息，在這一過程中，借助于API函數，能夠對編碼信息進行轉碼，使其能夠被系統接收和處理。

編碼信息寫入MFC驅動當中，這一過程中，MFC硬件初始化，并借助于API函數進行處理。

數據信息編碼完成后，需要對緩存地址進行輸入，其函數為void*SsbSipH.264EncodeGetInBuf，對原始數據幀緩存地址進行獲取。

原始視頻數據信息進入緩存區，并利用memcpy函數，對MFC視頻數據進行編碼。

系統在獲取編碼后的數據信息后，利用API函數GetOutBuf函數對緩沖區地址進行獲取。在這一過程中，緩存區會包含一個完整的NAL單元。

編碼數據進入存儲隊列，編碼完成后，編碼設備會隨之關閉。

3.3 視頻信息發送

在進行視頻信息發送過程中，根據傳輸發射單位的視頻采集需要，借助于ARM11嵌入式視頻采集系統，通過TCP協議完成視頻數據信息的傳輸。在這一過程中，需要考慮到視頻信息傳輸網絡情況。一般來說，網絡通信的標準包括了三種，3G、4G、WiFi，在進行數據傳輸過程中，則考慮到數據信息的傳輸速率問題。3G和4G網絡的傳輸速率在2-5Mbit/s，WiFi的傳輸速率在11-300Mbit/s。視頻信息發送過程中，基于TCP基礎，采用了HTTP超文本傳輸協議，構建了瀏覽器和Web服務器之間的練習。在視頻信息發送時，HTTP會構建請求/響應模型，向服務器發送請求，在服務器允許后，視頻信息會隨之發送。在這一過程中，首先需要創建連接，打開Socket文件，使Web和服務器之間建立連接；其次，客戶端進行請求發送，通過Socket通信管道，進行請求發送；再次，在服務端允許后，視頻信息通過HTTP傳給Web瀏覽器；最后，在資源釋放完成后，服務器和客戶端之間的鏈接會斷開。

3.4 視頻信息的接收和播放

在進行視頻信息接收和播放過程中，傳輸發射單位在接收到視頻數據后，通過PC機對視頻信息進行播放。在這一過程中，需要考慮到PC機的會話描述協議，利用VLC對視頻進行實時播放。一般來說，在視頻信息接收和播放過程中，接收端的VLC播放器借助于HTTP協議進行SDP文件獲取，之后對文件進行解析，從而實現對視頻數據進行播放。在PC端，利用HTTP協議打開SDP文件，對獲取的視頻數據信息進行播放。傳輸發射單位在獲取視頻數據信息后，采集的格式為YUV420，其幀頻在30f/s。在進行視頻信息接收過程中，采用無線網進行視頻數據信息的獲取，這一過程中，能夠保證視頻數據的快速獲取，實現視頻監控的需要。

綜上所述，傳輸發射單位在進行視頻采集過程中，借助于ARM11嵌入式視頻采集系統，能夠對視頻信息進行可靠獲取，通過PC端對視頻信息進行播放，以滿足監控需要。ARM11嵌入式視頻采集系統應用時，通過S3C6410核心微處理器，能夠對獲取的視頻數據進行轉碼，之后通過HTTP和Web服務器之間的連接，進行視頻信息的有效傳輸，從而對監控的視頻信息進行獲取，以滿足視頻監控需要。傳輸發射單位在進行視頻信息采集過程中，要注重對視頻采集系統的具體情況進行把握，尤其是硬件選擇和軟件流程設計方面，通過針對性的應對，能夠更好的提升系統性能，保證視頻監控的可靠性和安全性。

參考文獻

[1]許剛. 基于ARM11的嵌入式視頻采集系統設計[J]. 測控技術，2013，12：37-40+44.

[2]段東波，靳天玉. 基于ARM11的視頻采集系統及二維碼識別[J]. 電子測試，2013，20：81-82.

[3]衛建華，鄧云兵，高燚，楊晉芳，宋佳明. 基于ARM的嵌入式視頻采集系統的設計與實現[J]. 現代電子技術，2016，03：30-34.