嵌入式手持直播设备系统设计.docx

本科毕业设计（论文）题目：嵌入式手持直播设备系统设计摘要嵌入式视频监控系统是一种基于嵌入式技术的安全监控系统，该系统采用摄像头和嵌入式处理平台，能够实时获取监控区域内的图像信息，并对图像进行处理和分析，从而达到监控和预警的目的。嵌入式视频监控系统具有架构设计和硬件选型，包括嵌入式处理器的选择、图像采集模块、网络通信模块等。该研究则主要通过COrteXA9处理器和嵌入式1.inUX操作系统为核心的嵌入式视频监控系统,基于V41.2架构实现视频采集并通过TCP实现视频传输,最终在客户端上展现视频内容。关键词：Cortex-A9；嵌入式；视频传输；1.inux；TCPAbstractEmbeddedvideosurveillancesystemisakindofsecuritymonitoringsystembasedonembeddedtechnology.Thesystemadoptscameraandembeddedprocessingplatform,whichcanobtainreal-timeimageinformationinthemonitoringarea,andprocessandanalyzetheimage,soastoachievethepurposeofmonitoringandearlywarning.Embeddedvideomonitoringsystemhasthearchitecturedesignandhardwareselection,includingthechoiceofembeddedprocessor,imageacquisitionmodule,networkcommunicationmoduleandsoon.Inthisstudy,theembeddedvideosurveillancesystemwithCortex-A9processorandembedded1.inuxoperatingsystemasthecoreisusedtorealizevideoacquisitionbasedonV41.2architectureandvideotransmissionthroughTCP,andfinallydisplayvideocontentontheclient.keywords:Cortex-A9;embedded;Videotransmission;1.inux;TCP第1章绪论11. 1研究背景和意义11.2 历史发展及研究现状11.2.1 视频监控的历史和发展11.2.2 嵌入式系统的发展和历史21.3 主要研究内容2第2章系统方案设计42. 1开发平台服务器端设计42. 2目口"i*5第3章硬件选型及设计63. 1电源模块63.2USB摄像头模块73. 3Corte-983.4USB转接串口8第4章软件设计94. 1SoCket通信机制94. 2TCP协议94. 31.inux系统的服务器104.1. 3.1月艮务器搭建104.2. 3.2虚拟机网络配置1144f象"而vf*124.4. 1V41.2驱动框架124.5. 2基于V41.2的USB摄像头图像采集流程134.6. QT对接服务器144.7. QT页面154. 6.1QT页面界面显示155. 6.2QT页面跳转16第5章系统功能运行176. 1QT的网络交互请求175.2虚拟机网络配置175.3实验平台移植服务器程序175.4185.5彳丁月艮195.6QT客户端显示20第6章总结与展望22参考文献23致谢24附录25第1章绪论1.1 研究背景和意义嵌入式视频监控课题研究的重要目标之一是提高视频监控系统的性能和稳定性。为此,可以通过系统设计和算法优化来提高其处理速度、图像质量和实时性等关键指标。这不仅可以满足各种应用场景下的需求，还可以为整个视频监控行业的发展提供更加可靠和高效的技术支持。通过优化处理器架构、图像采集与展示等技术，可以提升视频监控系统的分辨率、帧率、清晰度和实时性等重要指标“21。降低视频监控系统的成本：嵌入式视频监控课题研究可以提升系统的集成度、功能性和可靠性，同时还能够优化系统结构和算法，降低系统的成本，使其更加适合大规模应用。推动视频监控技术的创新：嵌入式视频监控课题研究可以为视频监控技术的创新提供基础和支撑，促进视频监控技术的发展和进步。例如，通过研究新型传感器、深度学习算法等技术，可以实现更加高效、精准的视频监控系统。总之，嵌入式视频监控课题研究对于视频监控发展有着非常重要的意义，可以提升视频监控系统的性能、降低成本、改善用户体验以及推动技术创新，为整个视频监控行业的长远发展提供了重要支持和助力。嵌入式视频监控课题研究对于嵌入式发展有重要的意义，推动嵌入式技术应用广泛：随着科技的发展和物联网的普及，嵌入式视频监控系统在各个领域得到了广泛应用，包括工业、交通、医疗等。通过嵌入式视频监控课题研究，可以推动嵌入式技术的应用广泛，进一步提高系统性能和稳定性。促进嵌入式视频监控行业创新发展：嵌入式视频监控课题研究可以为行业内相关企业提供技术支持和创新思路，帮助企业优化产品设计和开发流程,提高产品质量和用户体验。1.2 历史发展及研究现状1.2.1 视频监控的历史和发展视频监控的历史可以追溯到20世纪初期，当时一些早期的电视技术开始出现。随着广播技术的发展，一些声音和图像传输技术也得到了改进。这些技术为视频监控提供了可能性，但由于技术限制，监控设备的使用仍然十分有限网。在20世纪60年代和70年代，一些国家开始使用闭路电视（CCTV）技术进行城市和工业区的监控，以及公共场所的安保。CCTV技术在接下来的几十年里得到了迅速的发展和改进，例如数字化技术、高清晰度摄像头和云计算等技术的应用，使得视频监控设备不断地向更加高效、智能化的方向发展1助。今天，视频监控已经成为了各个领域中重要的安全手段之一，例如交通管理、金融、教育、医疗等领域都广泛应用了视频监控技术。同时，随着人工智能、大数据等技术的发展，视频监控设备的功能也不断地得到扩展和升级，例如面部识别、行为分析、智能告警等功能的应用也越来越广泛。1.2 .2嵌入式系统的发展和历史嵌入式工作装置是一种专用的计算机系统，通常被嵌入到其他设备或系统中，以执行特定的控制、监测或数据处理任务。它们通常使用微处理器或微控制器作为中央处理单元(CPU),并且具有少量的内存和存储器，以及输入输出接口。由于其小型化和低功耗的特点，嵌入式工作装置被广泛应用于各种领域，如消费电子、医疗保健、工业自动化、交通运输、通信等。在设计嵌入式工作装置时，需要考虑到其所处的环境和使用场景，选择适合的硬件组件和操作系统，并且采用合适的程序设计方法，以确保其稳定性和可靠性。在过去几十年中，许多公司、组织和个人都致力于对1.inUX进行研究和开发。其中，1.inux的安全性、性能和可靠性等方面的研究受到了广泛关注。当前，1.inux操作系统已经成为云计算、容器化等领域的主流操作系统之一，也被广泛应用于嵌入式系统、移动设备和超级计算机等领域。同时，越来越多的开源项目和软件也在1.inux平台上得到了支持和发展。1.3 主要研究内容本课题研究的是网络视频监控系统，采用ARM开发板搭载的嵌入式Iinux系统设计视频监控系统。主要包括开发平台硬件电路结构、1.inUX操作系统的编程、QT用户客户端页面的搭建、SoCket通信系统的搭建、系统调试及运行。该设计需要解决的问题：怎样采集摄像头图像，需要熟悉1.inUX的V41.2架构；ARM开发平台与Pe端的通信需要采用TCP连接，ARM开发平台的1.inUX系统为服务器，PC的QT为客户端；通信协议、视频传输协议，需要设计一套可靠的通信协议来支持双方的通信，实现视频传输；Pe端界面设计，利用QT进行界面Ul设计，设计方便用户的模式，使得交互平台更人性化，更好用。保证系统的稳定性，即使在网络情况较差的情况下也能及时进行交互，同时实现一个管理平台与多个开发平台服务器进行交互。以上所述都是系统的重要组成部分，需要着重考虑。完成本项目设计后，所要达成的预期成果：ARM开发平台能正常的进行视频采集，与不同的摄像块模组相匹配；服务器端与客户端通信成功，也就是ARM端与PC端能够通过TCP连接；Pe客户端的QT能正常显示页面，用户进行交互，功能无误无明显延迟。(1)硬件平台的结构系统以Cortex-A9为开发平台，Cortex-A9是一款32位处理器，外接USB摄像头，无线Wifi模块或者有线网络，PC端笔记本电脑。(2)系统软件的实现1.inux系统的服务器搭建进行多进程管理，QT对接虚拟机1.inux系统搭建的服务器与QT界面的显示与跳转。第2章系统方案设计2.1 开发平台服务器端设计本系统采用PC+ARM的组合方式实现视频监控系统，PC端为管理平台，ARM端为摄像头端，管理平台支持一对多的方式，即一个管理平台能同时连接多个摄像头；系统主要采用QT库来实现GUI界面的设计及布局，采用Iinux的V41.2架构来驱动摄像头并获取图像数据，管理平台与摄像头端通过SOCket通信，采用TCP连接方式，通信协议为自定义的通信协议格式。在此系统中，双方通信时，摄像头端作为服务器，管理平台作为客户端，摄像头端启动网络监听，等待客户端(管理平台)的连接；而在管理平台中，视频区域是一个客户端，会与服务器连接通信U1.摄像头端ARM端：(1)采用Fs4412开发板，运行其搭载的IinUX系统；(2)图像采集：调用USB摄像头，通过IinUX操作系统自带的V41.2架构进行驱动;(3) QT界面显示：采用QT进行界面的设计布局和显示摄像头集收集的图像；(4) SOCket通信：采用IinUX系统的SOCket通信，TCP连接方式，具体通信内容格式为自定义协议；(5) ARM端作为TCP服务器SerVer,监听来自管理平台的连接请求并作出处理。2.2 管理平台端主要有两大模块：QT设计Ul界面模块、SoCket网络通信模块。Ul界面主要采用QT库来设计布局Ul界面，在视频显示区域，划分为上一个U1.该Ul为登录连接开发平台的ip地址然后跳转到视频监控页面,网络通信采用TCP连接方式，通信内容为自定义的协议格式，在网络通信时，管理平台端作为客户端口叫其会创建多个客户端，每个客户端均会主动连接服务器(摄像头端)，连接成功后便能正常收发数据通信。管理平台PC机上UbUntU系统：(1) PC系统平台：虚拟机VMWare运行UbUntu；(2) QT界面显示：采用QT库进行Ul的设计布局和显示摄像头采集的图像；(3) SoCket通信：同样采用IinUX的SOCket通信机制，TCP连接方式，自定义协议;(4)管理平台端作为TCP客户端，会主动去连接摄像头端。2. 3系统架构图在网络通信时，管理平台端作为客户端均会主动连接服务器（摄像头端），连接成功后便能正常收发数据通信。摄像头端与客户端通过服务器进行信息交互：图21系统架构图第