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轫大·粤 硕士学位
论文基于Embedded-L i nux的视频采集 及存储系统研究 .。
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论文独创性声明 本人声明所呈交的学位
论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知,除了文中特另1)Jn以标注和致谢的地方外,
论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在
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警躲旃,彩避东南人学硕j二学位
论文 摘要 摘 要 车载视频采集与存储系统是汽车主动安全的重要辅助系统,也是未来汽车电子领域在主动安全方面的关键技术之一。
本文所提出的视频采集存储系统实时记录车辆运行过程中由超员、超速、异常偏离车道等因素造成的不安全行为的视频资料,通过事后视频再现功能,为交通事故的责任认定提供了形象直观、准确可靠的科学依据。
本文依托江苏省交通科学研究计划项目《基丁多源信息融合的长途客车主动安全智能管理系统》r项目编号:08X09),在总结车道偏离报警系统的成功经验基础上,针对项目组在视频采集存储方面的技术难点,以提供一种功能相对独立的低成本视频采集存储方案为主线,设计开发了基于嵌入式Linux及S3C2440的视频采集与存储系统,包括基于ARM9¥3C2440处理器的硬件平台搭建和配套软件的设计及上位机专用视频播放软件,并开发出基于Web的嵌入式视频监控服务平台。
论文完成的主要工作如下: 1. 采取动作控制功能和采集存储功能相分离的没计模式,形成MCU+ARM总体构架结构,MCU单元负责判别超员、超速、异常偏离等情况并产生触发条件;视频采集存储单元根据触发条件进行视频分类存储。
此构架极大地增加了各功能模块的独立性及系统组建灵活性。
’ 2. 选定S3C2440处理器和USB摄像头作为视频采集存储系统的硬件平台,将复杂的数据压缩工作借助USB摄像头内置压缩芯片完成,配合¥3C2440强大的控制能力,完成视频采集存储系统硬件平台的搭建过程。
3. 采用开放源码的嵌入式Linux操作系统作为软件平台、
开源U.Boot作为系统引导装载程序,完成软件系统平台的搭建。
引入混合文件系统,在保证视频信息顺利存储的基础上,极大的提高系统运行速度。
4. 针对系统模块间通信功能的实际需要,结合内核编程技术,开发出系统相关硬件的驱动程序,极大方便了视频采集存储系统与外界环境的信息交换,同时也为用户提供了更多可选择的存储接口方案。
5. 借助Linux系统内部集成的V4L模块,开发出基于管道技术的视频采集存储应用程序以及专用播放软件,并在此基础上充分利用Linux系统强大的网络支持,创建了嵌入式Web服务器,使车载设备增加了视频信息的远程监控功能,进一步为用户管理提供方便。
关键词:嵌入式Linux S3C2440文件系统视频采集存储管道通信Web ABSTRACTThe method for onboard video capturing and storing based on embedded Linux Was not only animportant part of vehicle active safety system,but also in the field of automotive electronics as one ofthe crucial Technologi懿.11lis method Can record the running of the vehicle when it Was overcrowded orexceed the speed limit or lane departure result of unsafe behavior.、Mth the help of the post-videoreproduction,the video could provide a visual and reliable methord to make an accurate and scientificdecision.Rely on the project of Jiangsu traffic science research plan“公safety management system forlong-distance bus based on multi-source information fusion’’.(Number:08X09).On summing up thesuccessful exp喇enco and achievements system and according to the technical of lane departure warningdifficulties on video capturing and storing,the method of video capturing and storing systems based onembedded Linux and¥3C2440 was proposed.11lis method included the hardware design and thedevelopment of an embedded Wreb server,and also an player based on Delphi.ne discussion COVCl”S: 1. In order to increases the independence of each functional module and the system flexibility,thecontrol unit and video capturing and storing unit were separated.11他control unit was responsible fordistinguishing overcrowded,speeding,etc.On the other hand,the video capturing and storing unit tookcharge ofvideo storing according to trigger conditions which triggered by the control unit.2.To complete the design of hardware platform of the video capturing and storing system.¥3C2440processor and USB camera were selected.The USB oalnera took charge of video compression and theS3C2440 acted as a control processor with its powerful ability of contr01.3.This method took the embedded-Linux operating system as the software platform,and U-Boot as asystem boot loader to complete the software system structures.And it also made use of mixed filesystems to improve the speed of the video capturing and storing system.4. T0 meet the requirement of communication between different units。
some drivers were developedaccording to related hardware.These software not only made the communication convenient with theother units,but also provided useI”S谢t11 more available interfaces.5. With the help ofV4L modules which wore integrated within the Linux system,the method ofvideocapturing and storing Was proposed based on pipeline communication.And also with the networksupport of Linux,an embedded Web server、)l,im video information WaS put forward which made themanagement to be more convenient.Key words:Embedded-Linux,S3C2440,system migration,file system,video capturing and storaging, pipeline communication,UART,Web II东南大学硕士学位
论文 日录 目 录摘 要……………………………………………………………………………………………………………………………………..IABSTRACT……………………………………………………………………………………………………………………………….Ⅱ第一章绪论………………………………………………………………………………………………..1 1.1课题背景………………………………………………………………………………………….1 1.2国内外现有研究水平……………………………………………………………………………2 1.3本课题组的技术积累与研究成果………………………………………………………………4 1.3.1车道偏离报警系统……………………………………………………………………….4 1.3.2基于多源信息融合的长途客车主动安全智能管理系统………………………………..5 1.4本课题的研究内容和章:审安排………………………………………………………………….6第二章视频采集存储系统硬件设计…………………………………………………………………….8 2.1嵌入式主控制器的选择…………………………………………………………………………9 2.2 S3C2440介绍……………………………………………………………………………………………………………….10 2.2.1 S3C2440特点和资源…………………………………………………………………….10 2.2.2 S3C2440基本工作模式………………………………………………………………….1l 2.3系统核心板硬件电路设计………………………………………………………………………12 2.3.1电源电路设计……………………………………………………………………………l 3 2.3.2 Flash扩展电路设计………………………………………………………………………14 2.3.3 RAM扩展电路设计………………………………………………………………………15 2.4系统外围接口板硬件电路设计…………………………………………………………………17 2.4.1 USB摄像头采集存储接口电路设计……………………………………………………18 2.4.2 Um盯接口电路设计…………………………………………………………………….19 2.4.3以太网接口电路设计……………………………………………………………………20 2.4.4 Secure Digital存储接I=l电路设计……………………………………………………….2l 2.5本章小结………………………………………………………………………………………..22第三章嵌入式Linux操作系统研究与移植……………………………………………………………。
23 3.1嵌入式系统开发基本组成………………………………………………………………………23 3.1。
1嵌入式系统开发的硬件基础……………………………………………………………24 3.1.2嵌入式开发交叉编译环境………………………………………………………………24 3.1.3嵌入式设备平台…………………………………………………………………………24 3.2嵌入式操作系统的引导…………………………………………………………………………25 3.2.1系统引导程序U.Boot简介………………………………………………………………25 3.2.2系统引导程序U.Boot的移植………………………………………………………….26 3.3嵌入式Linux操作系统移植……………………………………………………………………28 3.3.1 Linux内核源
代码版本选择………………………………………………………………28 3.3.2 Linux内核裁剪…………………………………………………….¨=……………………29 3.3.3编译Linux内核…………………………………………………………………………..35 3.4操作系统的文件系统……………………………………………………………………………36 3.4.1 Linux文件系统组成………………………………………………………………………36 3.4.2建立混合文件系统………………………………………………………………………38 3.5本章小结………………………………………………………………………………………..40第四章设备驱动程序设计………………………………………………………………………………4l 4.1设备驱动程序设计简介………………………………………………………………………。
4l 4.1.1设备驱动程序概念……………………………………………………………………….4l 4.1.2设备驱动程序分类………………………………………………………………………42东南大学硕士学位
论文 目录 4.2串口驱动程序设计……………………………………………………………………………..43 4.3 USB接口驱动程序设计…………………………………………………………………………47 4.4本章小结………………………………………………………………………………………。
49第五章视频采集存储及远程监控系统麻.}lj程序设计…………………………………………………50 5.1视频采集存储及播放软件程序设计…………………………………………………………..50 5.1.1视频采集与存储程序殴计………………………………………………………………50 5.1.2视频播放软件程序设计…………………………………………………………………54 5.2基于Web的远程视频监控程序设计………………………………………………………….57 5.2.1 Web系统构架简介……………………………………………………………………….57 5.2.2 Boa服务器的移植……………………………………………………………………….58 5.2.3 HTML语言建立Web站点访问页面……………………………………………………60 5.3本章小结………………………………………………………………………………………。
62第六章全文总结和展望…………………………………………………………………………………63 6.1全文总结…………………………………………………………………………………………63 6.2存在问题和进一步改进的建议………………………………………………………………。
64翌I【 谢…………………………………………………………………………………………………………………………………..65参考文献…………………………………………………………………………………………………。
66硕士期间
论文发表情况………………………………………………………………………………….68 II 第一章绪论 第一章绪论1.1课题背景 改革开放以来,我国经济发展迅速,汽车已成为日常生活中不可缺少的交通上具。
截止到2009年6月底,我国个人汽车保有量总数已突破6900万辆,但人均拥有量仍然远远低于发达国家水平,国内汽车rT业存在巨大的潜在市场和发展空间,已被国家确定为国民经济的支柱产业、重点发展产业。
按照国家“十二五”规划的要求,交通运输业建设将进一步加快,汽车需求量将继续增长,全社会汽车化水平将不断提高。
汽车电子简而言之就是半导体和汽车的结合,主要分为两类:一类是汽车电子控制装置,要和机械系统配合使用,例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制系统、防滑控制系统、悬架控制系统、动力转向系统等。
另一类是车载汽车电子装置,即在汽车环境下能够独立使用的电子装置,和汽车本身性能无直接关系,包括导航、娱乐系统及车载通信、监控系统等。
据统计,平均每辆车的电子装置约占整车制造成本的23%,在汽车电子的高速发展阶段,这个比例还将随着汽车电子技术的发展以平均每年9%的速度递增【11。
另据中国电子行业投资分析预测,到2010年,中国汽车电子产品市场规模将达到近2000亿元。
到2012年,中国汽车电子市场规模有望突破3000亿元。
止如信息产业部电子信息产品管理司副司长赵波所述:“发展汽车电子是发展汽车业的必然选择,汽车电子正是用电子信息技术改造传统产业的具体应用”。
于此同时,为推进汽车电子业的发展,信息产业部已把汽车电子专项列入电子产业发展基金,将重点发展六项汽车电子产品:一是汽车计算平台;二是电控燃油喷射系统ECu;三是汽车行驶监控记录仪;四是车用音频、视频导航系统;五是汽车用半导体器件及专用芯片;六是智能交通系统。
这也反映了在未来技术领域,中国汽车电子市场的巨大潜力。
发展规划中,汽车行驶监控记录仪之所以受到如此关注绝非偶然,因为.