1、嵌入式 Linux 開發論文開題報告論文題目：基于嵌入式 Linux 的視頻監控系統課題類型：科研論文模擬實踐*學生姓名：李 學號：專業班級：計算機科學與技術061 班 教學單位：計算機科學與工程系指導教師： *開題時間： *一、畢業設計( 論文 ) 內容及研究意義( 價值 )1. 研究內容本課題主要研究嵌入式 Linux 應用系統的開發過程。其主要包括：(1) 、交叉編譯環境的搭建 ;(2) 、嵌入式 Linux 的移植 ;(3) 、文件系統的制作;(4) 、USBg像頭的驅動設計；(5) 、視頻圖像的采集、壓縮、傳輸等技術。(6)、嵌入式WEES艮務器的建立2. 研究意義為了更加高效地對監

2、控現場進行實時監控和遠程監控，同時考慮到各方面的成本因素而提出基于嵌入式 Linux 的視頻監控系統。該系統可應用于各種小區、 商場、 醫院看護等公共場所的領域，實現視頻監控的網絡化，數字化，相比傳統的監控模式，使監控現場的管理更加便捷，效率更高。二、畢業設計（ 論文 ） 研究現狀和發展趨勢（ 文獻綜述 ）嵌入式Linux（EMBEDEDLINU海指對標準Linux經過小型化裁剪處理之后，能夠固化在容量只有幾KB或者幾M笄節的存儲器芯片或者單片機中， 是適合于特定嵌入式應用場合的專用 Linux 操作系統。在目前已經開發成功的嵌入式系統中，大約有一半使用的是 Linux ，這與它自身的優良特性

3、是分不開的。 嵌入式 Linux 同 Linux 一樣， 具有低成本、 多種硬件平臺支持、 優異的性能和良好的網絡支持等優點。另外，為了更好地適應嵌入式領域的開發，嵌入式 Linux 還在 Linux 基礎上做了部分改進，如改善了內核結構，提高了系統的實時性等。目前國內外不少大學、研究機構、和知名公司都加入了嵌入式 Linux的研究開發工作，較成熟的嵌入式 Linux 產品也不斷涌現。視頻監控系統在電信、銀行、交通、電力、水利、石化、智能大廈等諸多領域有著廣泛的應用。 隨著計算機技術、 多媒體技術和網絡技術的發展，視頻監控系統正向數字化、網絡化、集成化和智能化方向發展。以嵌入式視頻Web!艮務

4、器為核心的視頻監控系統是視頻監控系統中主流的研究現狀，把視頻壓縮和 Wet務器集中到一個很小的設 備中，可以方便地接入計算機網絡，用戶只要通過 WebW問就可以方便地觀看Web服務器上的攝像機圖像。以嵌入式視頻web服務器為核心的視頻監控系統布控區域廣闊， 系統擴展能力強， 可組成非常復雜的監控網絡。采用基于嵌入式Web服務器為核心的監控系統，在組網方式上與傳統的模擬監控和基于PC平臺的監控方式有極大的不同。基于Wet®務器輸出己完成模擬到數字的轉換并壓縮，采用統一的協議（如 TCP/IP 協議 ）在網絡上傳輸，因此支持跨網關、跨路由器的遠程視頻傳輸，性能穩定可靠，無需專人管理。數字

5、視頻監控系統設備中具有圖像識別和特征提取的功能，通過圖像分析實現運動探測和報警， 使其更具視頻數字化、 系統的網絡化、應用的多媒體化、管理的智能化，這將成為今后數字視頻監控系統的主要發展趨勢。另外，新的視頻監控系統的研究也受到關注，比如對于一種新的錄像監控系統一數字硬盤錄像機（DigitalvideoRecord , DvR）的研 究陽】。數字硬盤錄像機摒棄了傳統的模擬數據，采用了數字化的方式記錄數據。具有存儲量大，成本低，檢索方便的特點，在許多領域受到重用。三、 畢業設計 （論文 ）研究方案及工作計劃 （含工作重點與難點及擬采用的途徑 ）1 、設計思路：系統的主體設計思想是將視頻終端和嵌入式

6、Wet®務器整合在一起， 攝的頭傳送來的視頻信號經過壓縮后，通過內部總線傳送到內置的Wet務器。該服務器可直接接上Inter ,網絡上用戶可以直接 用瀏覽器 （ 如 IE 瀏覽器 ） 觀看服務器上的監控圖的。這種方案是當前應用較為廣泛的方法，使用了近來發展迅速的嵌入式技術、 網絡化技術以及圖像處理的技術， 具有較高的技術水平。由于把視頻采集壓縮和 Web能集成到一個設備內直接連入網絡，達 到即插即看， 省掉很多復雜的電路， 安裝也很方便（僅需設置 IP 地址 ） ，用戶無需使用專用軟件， 在具有網絡接口的地方都可以直接使用。 這 種視頻監控系統除應用于遠程網絡實驗系統中， 也可以應用

7、在其它如 小區，醫院病床監護等各種設備之間距離較大的情況。本文將設計一個基于嵌入式 Linux 的嵌入式視頻監控系統，即對嵌入式 Linux 在視頻監控系統中的應用展開研究。 本系統的主要硬件組成為基于三星S3c2440的mini2440開發系統和USBg像頭。操作系統采用在嵌入式技術中流行的嵌入式 Linux 。系統將實現實驗現場的網絡化實時視頻監控， 同時具有網絡化遠程控制功能。 當然在此基礎上也可實現對多個視頻前端的訪問和控制。本文將對嵌入式Linux在ARMFF發平臺上內核、文件系統的開 發和移植，視頻前端設備（USB攝像頭）驅動程序的開發，視頻圖像的 采集和壓縮， 服務器的建立及視頻

8、圖像的網絡傳輸等研究內容進行了詳細的論述，并對系統建成后在實際中的應用進行了測試和實驗。2 、應用的技術分析：集計算機技術、通信技術、微電子技術等多種技術為一體的嵌入式技術進入到了一個飛速發展的階段，嵌入式系統已被廣泛應用到了航空、消費電子、信息家電、網絡通信等各個領域。 ARM9S3c2440是嵌入式處理器是性價比較優秀的芯片，在各個領域的開發應用有著廣闊的應用前景。同時ARM9s3c2440處理器與Linux的結合越來越 緊密，逐漸在嵌入式領域得到廣范的應用。目前，在便攜式消費類電子產品、無線設備、汽車、網絡、存儲產品等都可以看到S3c2440fLinux 相結合的身影。SamsungS3

9、c2440A 是一個很不錯的嵌入式微處理器，價格相當較便宜、內部資源多、最主要的是國內很多人使用，相關的資料比較多。基本參數：ARM920Tl核，400M主頻，最高可達到533M支持NANDFLASHNORFLASHSDRAM 支持 STN/TFTLCD 4 通道 DMA 3 通 道UART 2通道SPI、IIC總線、IIS/AC97音頻控制器、SD/MM期制 器、2通道USBHOST1道USBDEVIGE4通道PWM8通道A/D轉換、 觸摸屏控制器、RTC CMOSI像頭、多功能I/O及多種電源管理在眾多嵌入式操作系統中， Linux 目前發展最快、應用最為廣泛 1 。性能優良、源碼開放的

10、Linux 具有體積小、內核可裁減、網絡功能完善、 可移植性強等諸多優點， 非常適合作為嵌入式操作系統。一個最基本的 Linux 操作系統應該包括： 引導程序、 內核與根文件系統三部分。USB 設備驅動程序的設計包括主機端設備驅動程序設計、主機控制器驅動程序設計和設備端驅動程序設計三部分組成。 主機端設備驅動程序就是通常說的設備驅動程序， 它是主機環境中為用戶應用程序提供一個訪問USW卜設的接口。Linux為這部分驅動程序提供編程 接口， 驅動程序設計者只要按照需求編寫驅動程序框架， 通過調用操 作系統提供的API接口函數可以完成對US的卜設的特定訪問。視頻采集是基于 Video4Linux

11、的視頻采集模塊來實現， Linux系統中的視頻子系統Video4Linux 為視頻應用程序提供了一套統一的 API, 視頻應用程序通過調用即可操作各種不同的視頻捕獲設備，包括電視卡、視頻捕獲卡和 USB®像頭等。對于攝像頭的視頻采集，需要使用 Video4Linux 提供的設備接口 /dev/video0, 若文件中沒有這個設備文件，則先建立該設備節點文件。要實現監控現場，除了完成視頻采集的編程，還需要把視頻圖像數據通過網絡傳輸出去，因此需要在完成視頻讀取的基礎上建立WEEB務器，一是為了實現對硬件設備的擴展和訪問，二是為了實現客戶端和服務器之間的數據通訊3 、技術方案比較：本課題的

12、主要要方案選擇是在操作系統的選擇。除了WinCE的實時性稍差外， 大多數嵌入式操作系統的實時性都很強， 所以也可稱為實時操作系統RealTimeOperatingSystem.目前最重要的RTOSfc要包括：（1）、傳統的經典RTOS最主要的便是Vxworks操作系統，以及其 Tornado 開發平臺。 Vxworks 因出現稍早，實時性很強（據說可在1ms內響應外部事件請求），并且內核可極微（據說最小可8K）,可靠性較高等，所以在北美， Vxworks 占據了嵌入式系統的多半疆山。特別是在通信設備等實時性要求較高的系統中， 幾乎非 Vxworks 莫屬。Vxworks的很多概念和技術都和Li

13、nux很類似，主要是C語言開發。 但 Vxworks 因價格很高， 所以一些小公司或小產品中往往用不起。 不 適合我做課題。2 2）、WindowsC酸入式操彳系統：Microsoft也看準了嵌入式的巨大市場，MS永遠是最厲害的，WinC地來只有幾年時間，但目前 已占據了很大市場份額，特別是在 PDA手機、顯示儀表等界面要求 較高或者要求快速開發的場合，WinCE目前已很流行（據說有一家賣工控機的公司板子賣得太好，以至來不及為客戶裁減WinCE）。 WinCE目前主要為5.0版（。NET）,開發平臺主要為WinCEPlatformBuilder , 有時也用EVC環境開發一些較上層的應用，雖然

14、有著良好的性能，但 開發成本過高不適宜我們學習。3 3） 、嵌入式 Linux 操作系統： Linux 的前途除作為服務器操作系統外，最成功的便是在嵌入式領域的應用，原因當然是、開源、支持軟件多、呼擁者眾，這樣嵌入式產品成本會低。 Linux 本身不是一個為嵌入式設計的操作系統，不是微內核的，并且實時性不強。目前應用在嵌入式領域的 Linux 系統主要有兩類： 一類是專為嵌入式設計的已被裁減過的Linux系統，最常用的是uClinux（不帶MM助能）， 可在ARMZt跑；另一類是跑在ARM9t的，一般是將Linux2.4內核系 列或者 Linux2.6 系列內核移植在其上， 可使用更多的 Li

15、nux 功能 （ 當 然uClinux更可跑在ARM9t）。很多人預測，嵌入式Linux預計將占 嵌入式操作系統的50%以上份額，非常重要。由于開源等等的優勢，適合本課題實現，是理想的方案選擇。4 、設計重點難點：本課題重點和難點在于交叉編譯環境的搭建， Linux 內核的編譯，根文件系統的制作，視頻采集的實現，視頻圖像的壓縮和傳輸等知識要點。5 、總體描述與系統框架：6 、各子模塊的實現方法：(1)、建立嵌入式linux開發環境：在XP系統中虛擬一個linux開發環境， 在 linux 系統下載 arm-Linux-g 交叉編譯工具并配置交叉 編譯環境。(2) 、 Linux 內核的移植：配

16、置標準的 Linux 內核，編譯，下載至開發板中。(3) 、文件系統的制作：用 busybox 編譯一個根文件系統，創建映像文件。(4) 、USB®動設計，修改配置Linux內核并編譯。(5)、視頻壓縮：將USBg像頭傳來的每一幀圖像壓縮成JPEG格式的圖片。(6)、嵌入式WEES艮務器的設計：用Boa配置編譯并移植到開發 板中。7 7) 、用戶瀏覽器訪問服務器實現監控：通過局域網設置IP 地址與嵌入式 Linux 系統的 IP 地址屬同一網段即可訪問服務器。7 、預期結果：制作出一個能實際應用的基于嵌入式 Linux 的視頻監控系統。USBg像頭能捕獲現場視頻并傳至WE由艮務器，同

17、時客戶端的瀏覽器能訪問服務器對監控現場進行實時監控。8 、工作計劃：l第 1周畢業實習(1)l第 2周畢業實習(2)l第 3周需求分析，并開始撰寫畢業設計說明書l第 4周系統可行性分析l 第 5周 Linux 操作系統的安裝與使用l第 6周開發環境的搭建，并練習操作l第 7周嵌入式 Linux 內核編譯移植l第 8周文件系統制作移植l 第 9周 linux 環境下編程練習l第 10 周驅動編寫準備練習1 第11周USBS像頭驅動編寫l第12 周分析實現視頻壓縮技術1第13 周分析實現視頻傳輸技術1 第14周嵌入式WEES艮務器的實現與移植1第15 周應用系統的實現1第16 周整機功能調試1第1

18、7 周修改調試，并完善設計說明書(1)1第18 周修改調試，并完善設計說明書(2)四、主要參考文獻1 廖日坤。ARMS入式應用開發技術白金手冊M.北京：中國電力出版社， xx.2 鄭靈翔。 嵌入式 Linux 系統設計 M. 北京： 北京航空航天大學出版社， xx.3 孫瓊 . 嵌入式 Linux 應用程序開發詳解M. 北京：人民郵電出版社， xx.4 薛圓圓。USES用開發技術大全M.北京：人民郵電出版社，xx.5 華清遠見嵌入式培訓中心。嵌入式 LinuxC 語言應用程序設計。北京：人民郵電出版社， xx.6ErianW.KernighanandDennisM.Ritchie.TheCProgrammingLangua