基于AT91RM9200的嵌入式网络摄像机设计 - 嵌入式处理器 -

　　摘要: 本文介绍了一种基于AT91RM9200的嵌入式网络摄像机设计方案。该系统以嵌入式Linux 作为操作系统, 采用MPEG-4 的专用编码芯片对采集到的数字视频进行压缩编码, 生成MPEG- 4 码流。MPEG- 4 码流经过AT91RM9200 控制器外接的网络芯片被输送到PC 机。PC 机端通过内嵌MPEG- 4 解压插件的IE 浏览器来播放视频和控制网络摄像机的状态变化。

　　关键词:嵌入式系统AT91RM9200;MPG440公共网关接口

　　引言

　　随着通信技术和网络技术的迅猛发展, 通过网络远程实时监控重要场所已倍受人们关注, 网络摄像机在此背景下产生, 并成为人们关注的焦点。网络摄像机要将高清晰度的实时视频信息通过互联网传送到监控终端, 因其信息量巨大, 所以必须压缩。通常人们采用DSP 与MPEG- 4 算法相结合的方案来实现, 不仅编程工作量大, 而且产品的成本高。本文所介绍的网络摄像机采用专用的MPEG- 4 压缩芯片、以嵌入式Linux 作为操作系统, 不仅开发便捷、成本低廉, 而且实时性好, 适用范围广。

　　系统总体设计

　　系统总体设计包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计模块主要包括微控制器模块、压缩编码模块、网络接口模块和相机控制模块四部分。微控制器模块主要由主控芯片、DataFlash 和SDRAM(1)组成。其中, 主控芯片是整个控制系统的核心, 它负责整个系统的调度工作。DataFlash 里固化了嵌入式Linux 内核、及其文件系统、应用软件和系统配置文件。SDRAM(1)作为内存供系统运行使用。压缩编码模块由视频数据采集芯片、MPEG- 4 压缩编码芯片、SDRAM(2)组成,负责将视频流转化为MPEG- 4 码流。网络接口模块主要是配合主控芯片传送MPEG- 4 码流。相机的控制模块主要由串口芯片组成, 其完成转发控制相机命令的功能。当系统启动时, 微控制器通SPI( Serial PeripheralInterface, 串行外设接口) 将Linux 内核转入SDRAM( 1) 中, 系统从SDRAM( 1) 中启动。系统启动后, 微控制器通过HPI(Host Peripherial Interface, 主机接口)控制MPEG- 4 编码模块。统结构如图1 所示。

　　软件设计部分主要包括嵌入式Linux 移植、MPEG- 4 压缩编码模块、CGI 控制程序和MPEG- 4 解码程序四部分。嵌入式Linux 系统存放到由AT91RM9200 控制的DataFlash 里,它负责整个系统软件的调度工作。MPEG- 4 压缩编码模块主要负责模拟视频流的采集, 并将数字视频流压缩为MPEG- 4 数据流。CGI 控制程序主要负责对摄像机的控制和对MPEG- 4 视频流的相关设置。MPEG- 4 解码程序主要负责对通过网络得到的MPEG- 4 数据流的解码工作。

　　硬件设计

　　微控制器模块

　　微控制器是本系统的核心部件, 选用的是ATMEL公司的AT91RM9200。它是一款基于ARM920T 核的32位微控制器。其主频为180MHz, 处理速度快, 功能强, 性价比高, 能很好满足嵌入式Linux 系统的需求。它在系统中的主要作用是在系统上电时配置其他芯片的功能寄存器, 在正常工作状态下调度控制整个系统工作, 通过片内以太网控制器控制物理层芯片发送码流。

　　AT91RM9200 通过片内的SPI 总线和SDRAM控制器实现对外围DataFlash 和SDRAM的控制, 利用片内的USART 实现对串口芯片的控制, 通过片内的以太网控制器对片外网络芯片进行控制。其控制原理图如图2 所示。

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