基于ARM与DSP的智能监控终端的研究与设计

信科

摘要：在现代数字信号处理技术和人工智能技术的巨大推动下，目前的监控系统已经发展到了智能化的阶段，基于这种应用背景，对比当前市场上智能终端的优缺点，设计了一款基于ARM与DSP的嵌入式监控终端，给出了系统的软硬件架构设计和具体的硬件电路。在组网选择上，本终端采用目前主流的3G技术，完成了无线传输程序的开发与设计。此终端不仅能够采集视频数据进行无线传输，其中的DSP芯片还能对视频中的数据进行智能分析，可以对所监控的对象进行异常报警和事后取证，基本满足了智能化的要求，并且所开发的智能算法可以无缝移植到其他系统中，对此类开发具有一定的指导意义。

关键词：人工智能 ARM DSP 智能终端 无缝移植

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0087-01

随着人工智能和嵌入式技术的发展，在监控领域出现了很多的监控终端。比如以ARM为核心的监控终端，以ARM加专用视频处理芯片的监控终端，这些监控终端的出现大大促进了监控技术的发展和应用，但是这些终端都有着不可避免的缺点和不足。以ARM为中心的监控终端虽然价格相对便宜一些，但是系统只能够采集数据，在事先预警和事后取证方面都有些不足；以ARM加专用视频处理芯片的方式做设计的终端虽然在一定程度上弥足预警和事后取证，但是专用芯片价格昂贵成本较高，加上报警算法都是集成的，可移植性极差，针对以上弊端，本文设计了以ARM与DSP为核心的智能终端，不仅能够做到事先预警和事后取证，并且针对DSP开发的报警算法可以做到无缝移植。

1 系统的整体架构设计

本文所设计的嵌入式视频监控终端主要由以下模块组成：电源模块、视频采集DSP模块、ARM中心控制模块和无线传输模块。视频采集模块主要完成模拟数据的采集，并且把模拟数据转化成数字信号，完成A/D转换；视频处理DSP模块主要完成视频数据的H.264编码和视频数据智能处理；ARM中心处理器对各个模块进行控制，配置和协调，是整个系统的心脏，同时完成各种协议的封装和预处理；无线传输模块负责无线线路的构建，传输和维护，将视频数据经过无线网络传输到因特网，同时接收监控系统后台传来的控制指令。

2 ARM中心控制模块以及外围电路设计

2.1 电路模块设计

电源是嵌入式视频监控终端设计中的重要组成部分，一个优秀的电源模块对可靠性和稳定性要求是非常高的。本系统设计所需要的电压有5v，3.3v，1.8V，2.5v四种。电源模块主要由去耦电容系列、整流桥系列、三端稳压器系列、和非线性电源FAN1117系列组成。其中三端稳压器是固定电压输出的集成三端电压稳压器；FAN1117是非线性差电压调节器系列；去耦电容一般是采用钽电容系列对电源进行滤波。本终端在实际设计过程中主要由FAN1117系列芯片实现可以5v到其他电压的转换。

2.2 ARM与DSP接口电路设计

本文中央微控制器采用集通公司生产的针对网络监控的SL3512，它采用ARM92OTARMThumb处理器构建的16/32位RISC嵌入式处理器，处理器内核是FA526，具有丰富的系统外设、应用外设及标准的接口，为低功耗、低成本、高性能的网络视频监控提供了一个很好的解决方案。DSP芯片采用TI公司生产的TMS320C32，能工作在60MHz的时钟频率下，指令运行速度达到60 MFLOPS，是性价比很高的浮点处理器，有着广泛的应用。在此设计中主要完成视频数据的H.264压缩和视频数据的智能处理，它通过PCI即外围设备互联总线接口与中心控制芯片进行连接。

2.3 时钟模块设计

SL3512芯片需要两路时钟输入，一个是系统的RTC实时时钟，另外一个是CPU工作所需要的系统时钟。对于实时时钟，外接一个32.768KHZ的标准晶振；对于系统时钟，外接一个60MHZ的高精度晶体，经3512内部锁相环倍频后，为系统提供高达203MHz的工作频率和48MHz的USB主/从口工作频率。

3 软件整体架构设计

本终端基于linux操作系统做软件研发，主要做了二部分的工作，PCI接口驱动程序开发，以及基于socket套接字的网络程序开发。

3.1 PCI接口驱动程序的开发

Linux操作系统下驱动程序的开发原理主要是完成文件结构体中几个控制函数的编写，在本终端中主要完成了对PCI接口读写操作和控制的函数，依次定义为DVS_PCI write（）、DVS_PCI read（）、DVS_PCI ioctl（）、DVS_PCI request_irq（）。函数DVS_PCI write（）主要完成控制器SL3512对DSP视频数据的写入操作。函数DVS_PCI read（）主要完成把SL3512的数据传递给视频处理芯片DSP，完成读操作。DVS_PCI ioctl（）函数主要完成对DSP芯片总线的控制和寄存器的配置等控制性的命令。DVS_PCI request_irq（）函数的编写，主要来处理DSP芯片的各种中断请求。

3.2 基于套接字的网络程序开发

这一部分的实现是嵌入式视频监控终端实现传输的很重要的一部分，主要原理是基于socket套接字来完成的。Linux操作系统提供了很多函数对套接字进行操作，因此网络编程就是基于这些函数的，具体的实现流程如下图1所示。

参考文献

[1]郭鑫.应用3G网络的配变监控系统的设计开发[D].山东大学，2010.

[2]吴爱军.用于智能交通管理的无线视频监控系统的研究[D].中南大学，2010.endprint

摘要：在现代数字信号处理技术和人工智能技术的巨大推动下，目前的监控系统已经发展到了智能化的阶段，基于这种应用背景，对比当前市场上智能终端的优缺点，设计了一款基于ARM与DSP的嵌入式监控终端，给出了系统的软硬件架构设计和具体的硬件电路。在组网选择上，本终端采用目前主流的3G技术，完成了无线传输程序的开发与设计。此终端不仅能够采集视频数据进行无线传输，其中的DSP芯片还能对视频中的数据进行智能分析，可以对所监控的对象进行异常报警和事后取证，基本满足了智能化的要求，并且所开发的智能算法可以无缝移植到其他系统中，对此类开发具有一定的指导意义。

关键词：人工智能 ARM DSP 智能终端 无缝移植

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0087-01

随着人工智能和嵌入式技术的发展，在监控领域出现了很多的监控终端。比如以ARM为核心的监控终端，以ARM加专用视频处理芯片的监控终端，这些监控终端的出现大大促进了监控技术的发展和应用，但是这些终端都有着不可避免的缺点和不足。以ARM为中心的监控终端虽然价格相对便宜一些，但是系统只能够采集数据，在事先预警和事后取证方面都有些不足；以ARM加专用视频处理芯片的方式做设计的终端虽然在一定程度上弥足预警和事后取证，但是专用芯片价格昂贵成本较高，加上报警算法都是集成的，可移植性极差，针对以上弊端，本文设计了以ARM与DSP为核心的智能终端，不仅能够做到事先预警和事后取证，并且针对DSP开发的报警算法可以做到无缝移植。

1 系统的整体架构设计

本文所设计的嵌入式视频监控终端主要由以下模块组成：电源模块、视频采集DSP模块、ARM中心控制模块和无线传输模块。视频采集模块主要完成模拟数据的采集，并且把模拟数据转化成数字信号，完成A/D转换；视频处理DSP模块主要完成视频数据的H.264编码和视频数据智能处理；ARM中心处理器对各个模块进行控制，配置和协调，是整个系统的心脏，同时完成各种协议的封装和预处理；无线传输模块负责无线线路的构建，传输和维护，将视频数据经过无线网络传输到因特网，同时接收监控系统后台传来的控制指令。

2 ARM中心控制模块以及外围电路设计

2.1 电路模块设计

电源是嵌入式视频监控终端设计中的重要组成部分，一个优秀的电源模块对可靠性和稳定性要求是非常高的。本系统设计所需要的电压有5v，3.3v，1.8V，2.5v四种。电源模块主要由去耦电容系列、整流桥系列、三端稳压器系列、和非线性电源FAN1117系列组成。其中三端稳压器是固定电压输出的集成三端电压稳压器；FAN1117是非线性差电压调节器系列；去耦电容一般是采用钽电容系列对电源进行滤波。本终端在实际设计过程中主要由FAN1117系列芯片实现可以5v到其他电压的转换。

2.2 ARM与DSP接口电路设计

本文中央微控制器采用集通公司生产的针对网络监控的SL3512，它采用ARM92OTARMThumb处理器构建的16/32位RISC嵌入式处理器，处理器内核是FA526，具有丰富的系统外设、应用外设及标准的接口，为低功耗、低成本、高性能的网络视频监控提供了一个很好的解决方案。DSP芯片采用TI公司生产的TMS320C32，能工作在60MHz的时钟频率下，指令运行速度达到60 MFLOPS，是性价比很高的浮点处理器，有着广泛的应用。在此设计中主要完成视频数据的H.264压缩和视频数据的智能处理，它通过PCI即外围设备互联总线接口与中心控制芯片进行连接。

2.3 时钟模块设计

SL3512芯片需要两路时钟输入，一个是系统的RTC实时时钟，另外一个是CPU工作所需要的系统时钟。对于实时时钟，外接一个32.768KHZ的标准晶振；对于系统时钟，外接一个60MHZ的高精度晶体，经3512内部锁相环倍频后，为系统提供高达203MHz的工作频率和48MHz的USB主/从口工作频率。

3 软件整体架构设计

本终端基于linux操作系统做软件研发，主要做了二部分的工作，PCI接口驱动程序开发，以及基于socket套接字的网络程序开发。

3.1 PCI接口驱动程序的开发

Linux操作系统下驱动程序的开发原理主要是完成文件结构体中几个控制函数的编写，在本终端中主要完成了对PCI接口读写操作和控制的函数，依次定义为DVS_PCI write（）、DVS_PCI read（）、DVS_PCI ioctl（）、DVS_PCI request_irq（）。函数DVS_PCI write（）主要完成控制器SL3512对DSP视频数据的写入操作。函数DVS_PCI read（）主要完成把SL3512的数据传递给视频处理芯片DSP，完成读操作。DVS_PCI ioctl（）函数主要完成对DSP芯片总线的控制和寄存器的配置等控制性的命令。DVS_PCI request_irq（）函数的编写，主要来处理DSP芯片的各种中断请求。

3.2 基于套接字的网络程序开发

这一部分的实现是嵌入式视频监控终端实现传输的很重要的一部分，主要原理是基于socket套接字来完成的。Linux操作系统提供了很多函数对套接字进行操作，因此网络编程就是基于这些函数的，具体的实现流程如下图1所示。

参考文献

[1]郭鑫.应用3G网络的配变监控系统的设计开发[D].山东大学，2010.

[2]吴爱军.用于智能交通管理的无线视频监控系统的研究[D].中南大学，2010.endprint

摘要：在现代数字信号处理技术和人工智能技术的巨大推动下，目前的监控系统已经发展到了智能化的阶段，基于这种应用背景，对比当前市场上智能终端的优缺点，设计了一款基于ARM与DSP的嵌入式监控终端，给出了系统的软硬件架构设计和具体的硬件电路。在组网选择上，本终端采用目前主流的3G技术，完成了无线传输程序的开发与设计。此终端不仅能够采集视频数据进行无线传输，其中的DSP芯片还能对视频中的数据进行智能分析，可以对所监控的对象进行异常报警和事后取证，基本满足了智能化的要求，并且所开发的智能算法可以无缝移植到其他系统中，对此类开发具有一定的指导意义。

关键词：人工智能 ARM DSP 智能终端 无缝移植

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0087-01

随着人工智能和嵌入式技术的发展，在监控领域出现了很多的监控终端。比如以ARM为核心的监控终端，以ARM加专用视频处理芯片的监控终端，这些监控终端的出现大大促进了监控技术的发展和应用，但是这些终端都有着不可避免的缺点和不足。以ARM为中心的监控终端虽然价格相对便宜一些，但是系统只能够采集数据，在事先预警和事后取证方面都有些不足；以ARM加专用视频处理芯片的方式做设计的终端虽然在一定程度上弥足预警和事后取证，但是专用芯片价格昂贵成本较高，加上报警算法都是集成的，可移植性极差，针对以上弊端，本文设计了以ARM与DSP为核心的智能终端，不仅能够做到事先预警和事后取证，并且针对DSP开发的报警算法可以做到无缝移植。

1 系统的整体架构设计

本文所设计的嵌入式视频监控终端主要由以下模块组成：电源模块、视频采集DSP模块、ARM中心控制模块和无线传输模块。视频采集模块主要完成模拟数据的采集，并且把模拟数据转化成数字信号，完成A/D转换；视频处理DSP模块主要完成视频数据的H.264编码和视频数据智能处理；ARM中心处理器对各个模块进行控制，配置和协调，是整个系统的心脏，同时完成各种协议的封装和预处理；无线传输模块负责无线线路的构建，传输和维护，将视频数据经过无线网络传输到因特网，同时接收监控系统后台传来的控制指令。

2 ARM中心控制模块以及外围电路设计

2.1 电路模块设计

电源是嵌入式视频监控终端设计中的重要组成部分，一个优秀的电源模块对可靠性和稳定性要求是非常高的。本系统设计所需要的电压有5v，3.3v，1.8V，2.5v四种。电源模块主要由去耦电容系列、整流桥系列、三端稳压器系列、和非线性电源FAN1117系列组成。其中三端稳压器是固定电压输出的集成三端电压稳压器；FAN1117是非线性差电压调节器系列；去耦电容一般是采用钽电容系列对电源进行滤波。本终端在实际设计过程中主要由FAN1117系列芯片实现可以5v到其他电压的转换。

2.2 ARM与DSP接口电路设计

本文中央微控制器采用集通公司生产的针对网络监控的SL3512，它采用ARM92OTARMThumb处理器构建的16/32位RISC嵌入式处理器，处理器内核是FA526，具有丰富的系统外设、应用外设及标准的接口，为低功耗、低成本、高性能的网络视频监控提供了一个很好的解决方案。DSP芯片采用TI公司生产的TMS320C32，能工作在60MHz的时钟频率下，指令运行速度达到60 MFLOPS，是性价比很高的浮点处理器，有着广泛的应用。在此设计中主要完成视频数据的H.264压缩和视频数据的智能处理，它通过PCI即外围设备互联总线接口与中心控制芯片进行连接。

2.3 时钟模块设计

SL3512芯片需要两路时钟输入，一个是系统的RTC实时时钟，另外一个是CPU工作所需要的系统时钟。对于实时时钟，外接一个32.768KHZ的标准晶振；对于系统时钟，外接一个60MHZ的高精度晶体，经3512内部锁相环倍频后，为系统提供高达203MHz的工作频率和48MHz的USB主/从口工作频率。

3 软件整体架构设计

本终端基于linux操作系统做软件研发，主要做了二部分的工作，PCI接口驱动程序开发，以及基于socket套接字的网络程序开发。

3.1 PCI接口驱动程序的开发

Linux操作系统下驱动程序的开发原理主要是完成文件结构体中几个控制函数的编写，在本终端中主要完成了对PCI接口读写操作和控制的函数，依次定义为DVS_PCI write（）、DVS_PCI read（）、DVS_PCI ioctl（）、DVS_PCI request_irq（）。函数DVS_PCI write（）主要完成控制器SL3512对DSP视频数据的写入操作。函数DVS_PCI read（）主要完成把SL3512的数据传递给视频处理芯片DSP，完成读操作。DVS_PCI ioctl（）函数主要完成对DSP芯片总线的控制和寄存器的配置等控制性的命令。DVS_PCI request_irq（）函数的编写，主要来处理DSP芯片的各种中断请求。

3.2 基于套接字的网络程序开发

这一部分的实现是嵌入式视频监控终端实现传输的很重要的一部分，主要原理是基于socket套接字来完成的。Linux操作系统提供了很多函数对套接字进行操作，因此网络编程就是基于这些函数的，具体的实现流程如下图1所示。

参考文献

[1]郭鑫.应用3G网络的配变监控系统的设计开发[D].山东大学，2010.

[2]吴爱军.用于智能交通管理的无线视频监控系统的研究[D].中南大学，2010.endprint