基于ARM的視頻監控系統的設計

周翔寧

摘 要：本文設計了以S5PV210為核心器件的視頻監控系統。

關鍵字：S5PV210；視頻監控

1 引言

目前，隨著生活水平的提高，廣大人民群眾對自己所居住環境的安全要求越來越高，除了安裝防盜網等硬防護措施外，還安裝各式各樣的安防設備以增強居所的安全性，便于在外時監控家中情況以及及時報警以減少損失，視頻監控系統就是被廣泛使用的一種安防設備。同時隨著全國各地都在大規模推進平安城市項目，由于視頻監控相對于其他監視手段的優勢，現在不僅在機場、車站、碼頭、地鐵、商場、公交車等人流集中的公共場所，在寫字樓等辦公場所和住宅小區也廣泛安裝了視頻監控系統。而在某些重要場所，更是提出了視頻監控全天候無死角全覆蓋的要求。

本文設計了一款基于ARM處理器的視頻監控系統，配備網絡模塊以便實現視頻數據網絡傳輸，從而實現遠程監控。

2 總體設計

本系統包含有攝像頭云臺控制系統和視頻服務器。攝像頭云臺控制系統利用網絡通信技術，接受遠端用戶的控制命令并驅動云臺電機調整攝像頭位置。視頻服務器的主要工作是將從攝像頭獲取的視頻數據，通過網絡發送給遠端用戶，實現視頻監控。整體框架如圖1所示。

3 硬件設計

本方案包括視頻采集部分、云臺、ARM處理器和網絡模塊。攝像頭采集圖像后，經視頻編碼芯片轉換成數字信號后進入ARM處理器。ARM處理器將采集到的數字圖像信號經網絡模塊發送至遠端。網絡模塊除了向遠端發送視頻信號外，還將接收到的遠端控制指令發給ARM處理器。ARM處理器根據控制指令的要求，操作攝像頭云臺調整位置。視頻監控系統硬件設計框圖如圖2所示。

為滿足復雜的布設環境，網絡模塊除包含有線網絡連接外，也包含了WI-FI通信模塊。在某些布設環境中，無法進行有線網絡連接或布設有線網絡成本過高。如公園，需要在園區深處架設少量視頻監視點時，供電一般可以利用路燈取電，但是數據傳輸如果依靠有線傳輸，需要架設線桿，布設網線，成本很高。如改用WI-FI通信，通過合理布點，調整發射功率，選擇合適天線等方法，可實現無線視頻監控。

ARM處理器采用三星S5PV210芯片。S5PV210采用了ARM CortexTM-A8內核，ARM V7指令集，主頻可達1GHZ，64/32位內部總線結構，32/32KB的數據/指令一級緩存，512KB的二級緩存，可以實現2000DMIPS（每秒運算2億條指令集）的高性能運算能力。

4 功能模塊設計

1、視頻采集模塊

本方案的視頻采集由模擬攝像頭完成，攝像頭輸出為標準的復合視頻信號。該信號需經過視頻解碼和A/D變換后才能轉換為數字信號。由于模擬視頻信號的復雜性，除了包含圖像信號之外，還含有行同步、行消隱、場同步、場消隱等信號，因此對模擬視頻信號進行A/D轉換的電路非常復雜。本方案選用TI公司的視頻轉換芯片TVP5146來完成從模擬視頻信號到數字視頻信號的轉換。TVP5146有10個模擬視頻輸入端，適應多種信號源連接，內置4個30MSPS、10位ADC且帶可編程增益控制的通道。

2、攝像頭控制模塊

攝像頭控制模塊主要由云臺構成。云臺是用來安裝和固定攝像頭的支撐設備，分為固定式和電動式。電動式云臺又分為水平旋轉云臺和既能左右旋轉又能上下旋轉的全方位云臺。本設計采用的是普天視的全方位云臺，水平旋轉角度255度，垂直旋轉角度60度，帶左右電子限位，帶預置位巡航功能。ARM處理器根據遠端用戶的控制命令，操作云臺旋轉跟蹤圖像，也可以讓云臺自動旋轉，實現攝像頭自動監控。

3、網絡模塊

網絡模塊包括以太網接口和WI-FI模塊。本方案中WI-FI模塊選用深圳市安信可科技有限公司的ESP8266 WIFI模塊。該模塊支持無線802.11 b/g/n標準，支持STA/AP/STA+AP三種工作模式，支持TCP/IP協議棧和Socket AT指令。以太網接口采用W5500以太網控制器，支持硬件TCP/IP協議，內嵌10BaseT/100BaseTX 以太網物理層（PHY）。

5 結語

本文設計了以S5PV210為核心處理器的視頻監控系統。該系統既可通過有線網絡連接，也可以通過WI-FI通信系統連接，適應多種工作環境，對構建安防體系方面有廣泛的應用。

參考文獻

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