ARM11嵌入式视频采集系统在传输发射单位视频采集中的应用

李佳

摘 要：传输发射单位视频采集中对ARM11嵌入式视频采集系统的应用，可以保证视频采集质量，从而提升视频监控效果，以满足实际发展需要。文中在对ARM11嵌入式视频采集系统在传输发射单位视频采集中应用问题分析过程中，从系统软硬件设计角度出发，就系统的设计问题进行了分析和探讨，并就ARM11嵌入式视频采集系统的具体应用展开了分析，以期为ARM11嵌入式采集系统的有效应用提供一些参考和借鉴。

关键词：ARM11系统；视频采集系统；视频采集

随着信息技术的快速发展，图像处理技术在很大程度上提升了视频监控系统的效果和质量。视频采集过程中，逐渐朝着现代化发展，并形成以前端网络视频为代表的数字化视频监控系统。在这一过程中，视频采集在采集、压缩、传输、浏览和存储过程中，实现了数字化模式。传输发射单位视频采集过程中，对视频采集系统的应用，能够对数据信息实现有效监控，保证视频采集的安全性和可靠性。通过对ARM11嵌入式视频采集系统的有效利用，可以更好的满足传输发射单位对视频信息获取的需求，并能够很好的提升视频信息获取质量。

1 传输发射单位视频采集中ARM11嵌入式视频采集系统结构分析

传输发射单位视频采集中的ARM11嵌入式视频采集系统是一种远程视频监控系统，该系统对现有网络设备和网络技术进行了利用，保证用户能够实现对设备进行远程监控的目的。在对ARM11嵌入式视频采集系统设计过程中，需要设置好前端视频采集、数据传输和数据终端接收等设备。ARM11嵌入式视频采集系统结构主要包括了USB摄像头、嵌入式Web服务器、USB服务网卡、客户端四个部分。这四个部分在应用时，USB摄像头实现了对数据信息的监控；Web视频服务器则负责对编码后的数据信息进行接收，并借助于TCP协议对数据信息进行传输，使客户端能够对信息进行获取。在这一过程中，ARM11嵌入式视频采集系统获取的数据文件主要为gif、bmp、jpg格式，这种视频信息能够直接的进行访问，十分方便。

2 ARM11嵌入式视频采集系统软、硬件设计

2.1硬件选择

2.1.1硬件结构

在进行ARM11嵌入式视频采集系统硬件设计过程中，主要考虑到了硬件结果如何对USB摄像头、USB无线网卡等進行连接，从而使系统功能得到有效的发挥。在系统硬件结构设计过程中，核心板主要采用S3C6410微处理芯片，这一类型的芯片稳定性较好，并且具有较强的兼容性，可以使ARM11嵌入式视频采集系统具有更加稳定的工作状态，以满足系统实际需求。关于系统硬件结构，如图1所示：

2.1.2核心处理器

在对ARM11嵌入式视频采集系统核心处理器选择过程中，主要以S3C6410微处理芯片为主，这一处理器在应用过程中，借助于NAND Flash、SDRAM进行固化程序存储和系统运行程序调试。在拓展模块设计过程中，USB摄像头和USB无线网卡连接时，主要利用USB Hub来实现。S3C6410是一款16/32位的RISC微处理器，其频率最高值为667MHz。在对S3C6410应用时，能够对视频、音频进行有效处理，编码器选择方面，主要以MPEG-4/H、263/H.264型号编码器为主，最高速率在30f/s左右。

2.1.3 USB摄像头

USB摄像头选择过程中，主要以zc301摄像头为主，这一型号的摄像头与本文选用的微处理器具有较好的兼容性，其采集速率在30f/s。在进行数据传输过程中，其格式选择为JPEG流，最大的分辨率在640*480像素。

2.1.4无线网卡

无线网卡选择过程中，主要目的在于保证数据信息能够可靠传输。在这一过程中，无线网卡可采用TL-WDN3200，该网卡具有较高的传输效率，可达到300Mbit/s，调制方式选择方面，以DBPSK和DQPSK方式为主，能够有效的满足数据信息在局域网范围内的可靠传输[1]。

2.2 软件设计

2.2.1无线网卡驱动

软件设计过程中，无线网卡驱动设计是实现USB无线设备工作的关键。在这一过程中，要注重设置支持无线网卡驱动的程序，之后对驱动模块进行编辑，以满足程序运行的需要。

2.2.2Boa Web服务器移植

在进行ARM11嵌入式视频采集系统设计过程中，考虑到Linux下的Web服务器共计三个，分别是httpd、thttpd、boa。在这一过程中，对Boa Web应用时，其代码内存较小，不足70KB，这可以使系统的服务能力更加突出。在選择Boa Web服务器时，要注重对Boa Web服务器的工作环境进行把握，并进行设置，实现对Boa Web服务器的移植。在设计时，将日志文件创建在目录/var/log/boa下，并对HTML文档的主目录选择为/var/www.，创建CGI脚本，完成Boa Web服务器的移植[2]。

2.2.3应用程序设计

应用程序设计过程中，考虑到Linux内核情况，对V4L2接口进行调整，借助于V4L2的API实现对音频、视频设备的控制，对数据信息进行录用。关于应用程序的设计，具体如图3所示：

3 ARM11嵌入式视频采集系统在传输发射单位的具体应用分析

3.1 视频信息采集

ARM11嵌入式视频采集系统在传输发射单位视频采集中应用时，其对V4L2接口进行了应用，这就需要对V4L2接口函数的视频读取方式进行把握。一般来说，V4L2在进行视频帧读取过程中，主要借助于read（）函数。通过read（）函数进行视频信息采集过程中，可以降低内存拷贝，使视频信息采集效率得到较大幅度的提升[3]。在进行视频信息采集过程中，ARM11嵌入式视频采集系统的工作流程如下：

视频系统的驱动文件运行，并获取驱动功能。这一过程中，对视频信息采集格式进行设置，在调试完成后，系统开始进入到工作状态；

设备驱动开始申请驱动缓存，并对申请贞的缓存信息进行获取。映射帧的数据信息会缓存到用户控件mmap（）当中；

帧缓冲之后会进入到队列，之后数据信息会反馈到内核驱动。系统启动视频采集，并对帧视频进行获取，并将获取的数据信息反馈给内存驱动；

视频信息采集完成后，系统会对“是否进行继续采集”命令进行判断，如果需要继续采集，则进行驱动功能启动，重复上述动作；如果需要停止采集，摄像头驱动文件将关闭。

3.2 视频信息编码

视频信息编码过程中，主要采用了S3C6410微处理器，这一型号的微处理器能够提供MFC硬件编码器，可以对视频数据进行编码操作，其格式主要为H.264格式。编码程序执行过程中，主要以接口函数来完成，其接口函数为I/O control。通过接口函数，可以对数据信息进行封装，使之成为API函数。API函数具有较高的稳定性和可靠性。视频信息编码过程中，其步骤如下：

对编码句柄进行初始化。初始化的编码句柄中包含了视频数据的原始信息，在这一过程中，借助于API函数，能够对编码信息进行转码，使其能够被系统接收和处理。

编码信息写入MFC驱动当中，这一过程中，MFC硬件初始化，并借助于API函数进行处理。

数据信息编码完成后，需要对缓存地址进行输入，其函数为void*SsbSipH.264EncodeGetInBuf，对原始数据帧缓存地址进行获取。

原始视频数据信息进入缓存区，并利用memcpy函数，对MFC视频数据进行编码。

系统在获取编码后的数据信息后，利用API函数GetOutBuf函数对缓冲区地址进行获取。在这一过程中，缓存区会包含一个完整的NAL单元。

编码数据进入存储队列，编码完成后，编码设备会随之关闭。

3.3 視频信息发送

在进行视频信息发送过程中，根据传输发射单位的视频采集需要，借助于ARM11嵌入式视频采集系统，通过TCP协议完成视频数据信息的传输。在这一过程中，需要考虑到视频信息传输网络情况。一般来说，网络通信的标准包括了三种，3G、4G、WiFi，在进行数据传输过程中，则考虑到数据信息的传输速率问题。3G和4G网络的传输速率在2-5Mbit/s，WiFi的传输速率在11-300Mbit/s。视频信息发送过程中，基于TCP基础，采用了HTTP超文本传输协议，构建了浏览器和Web服务器之间的练习。在视频信息发送时，HTTP会构建请求/响应模型，向服务器发送请求，在服务器允许后，视频信息会随之发送。在这一过程中，首先需要创建连接，打开Socket文件，使Web和服务器之间建立连接；其次，客户端进行请求发送，通过Socket通信管道，进行请求发送；再次，在服务端允许后，视频信息通过HTTP传给Web浏览器；最后，在资源释放完成后，服务器和客户端之间的链接会断开。

3.4 视频信息的接收和播放

在进行视频信息接收和播放过程中，传输发射单位在接收到视频数据后，通过PC机对视频信息进行播放。在这一过程中，需要考虑到PC机的会话描述协议，利用VLC对视频进行实时播放。一般来说，在视频信息接收和播放过程中，接收端的VLC播放器借助于HTTP协议进行SDP文件获取，之后对文件进行解析，从而实现对视频数据进行播放。在PC端，利用HTTP协议打开SDP文件，对获取的视频数据信息进行播放。传输发射单位在获取视频数据信息后，采集的格式为YUV420，其帧频在30f/s。在进行视频信息接收过程中，采用无线网进行视频数据信息的获取，这一过程中，能够保证视频数据的快速获取，实现视频监控的需要。

综上所述，传输发射单位在进行视频采集過程中，借助于ARM11嵌入式视频采集系统，能够对视频信息进行可靠获取，通过PC端对视频信息进行播放，以满足监控需要。ARM11嵌入式视频采集系统应用时，通过S3C6410核心微处理器，能够对获取的视频数据进行转码，之后通过HTTP和Web服务器之间的连接，进行视频信息的有效传输，从而对监控的视频信息进行获取，以满足视频监控需要。传输发射单位在进行视频信息采集过程中，要注重对视频采集系统的具体情况进行把握，尤其是硬件选择和软件流程设计方面，通过针对性的应对，能够更好的提升系统性能，保证视频监控的可靠性和安全性。

参考文献

[1]许刚. 基于ARM11的嵌入式视频采集系统设计[J]. 测控技术，2013，12：37-40+44.

[2]段东波，靳天玉. 基于ARM11的视频采集系统及二维码识别[J]. 电子测试，2013，20：81-82.

[3]卫建华，邓云兵，高燚，杨晋芳，宋佳明. 基于ARM的嵌入式视频采集系统的设计与实现[J]. 现代电子技术，2016，03：30-34.