摘要：根據(jù)增強(qiáng)家居安防系統(tǒng)的要求,，提出一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì),。通過分析ARM微處理器的結(jié)構(gòu)體系和Linux操作系統(tǒng)的工作原理,，給出了這種在ARM9核上移植瘦身后的Linux操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的方案,。用戶可經(jīng)由任意網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控ARM板上USB攝像頭采集到的圖像,，實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的目的。
關(guān)鍵詞：嵌入式：微處理器,；Web服務(wù)器：視頻監(jiān)控

O 引言
    隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,，人們對生活質(zhì)量也提出了越來越高的要求，舒適,、合理,、便捷和安全的家居環(huán)境正逐步被大眾所青睞。視頻監(jiān)控作為家居安防的重要組成部分,，也逐步受到人們的重視,。這里設(shè)計(jì)采用ARM處理器嵌入Linux操作系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)家居視頻監(jiān)控。Linux操作系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的新寵以其開源特點(diǎn)非常適合面向開發(fā),，而ARM核憑借其較高的指令和數(shù)據(jù)處理能力更是吸引了眾多研發(fā)人員的眼球,，二者的結(jié)合為智能家居視頻監(jiān)控提供了一個嶄新的發(fā)展方向。

1 智能家居系統(tǒng)的總體架構(gòu)
    智能家居系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù),、數(shù)字技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù)，將與家庭生活密切相關(guān)的家電控制系統(tǒng),、防盜報警系統(tǒng),、網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)系統(tǒng)等通過家庭網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合起來，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利,、舒適與安全,。
    目前比較流行的智能家居系統(tǒng)由四大部分組成：家居安防系統(tǒng)、家居通訊系統(tǒng),、家居家電自動化控制系統(tǒng)和家居音視頻系統(tǒng),。圖1給出了一個簡單的智能家居系統(tǒng)架構(gòu)。

    智能家居系統(tǒng)中我們可以通過任意網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問Web服務(wù)器的家庭網(wǎng)關(guān)以監(jiān)控家用電器,、報警設(shè)備和攝像頭等設(shè)備的運(yùn)行情況來實(shí)現(xiàn)住家的智能化,。在現(xiàn)階段智能家居起步時期，家居設(shè)計(jì)的時候往往把音視頻系統(tǒng)放在很重要的位置,，這里介紹一種用于居家的視頻監(jiān)控方法。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)
    鑒于家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),，選用集軟硬件于一體,，具有軟件代碼小、高度自動化,、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng),。設(shè)計(jì)采用ARM(Adva-nced RISC Machinesl核嵌入Linux操作系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要由嵌入式S3C2410處理器,、相關(guān)支撐硬件,、USB攝像頭、嵌入式操作系統(tǒng)Li-nux及應(yīng)用軟件等部分組成,，該系統(tǒng)是可以獨(dú)立工作的“器件”,。
2．1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
    系統(tǒng)硬件部分主要包括S3C2410處理器、儲存器和外圍電路,，其結(jié)構(gòu)框架如圖2所示,。

    基于ARM9的嵌入式S3C2410處理器是整個系統(tǒng)的核心，它提供了豐富的片內(nèi)資源,，支持Linux操作系統(tǒng),，并能完成整個系統(tǒng)的調(diào)度工作。CPU內(nèi)置USB控制器,，USB攝像頭將采集到的圖像通過USB接口送與S3C2410進(jìn)行處理,，以等待發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)芯片DM9000有成熟的Linux驅(qū)動程序支持,，其100Mb／s以太網(wǎng)接口,，以傳輸速率快為設(shè)計(jì)首選。
2．2 構(gòu)建基于S3C241O的嵌入式Linux系統(tǒng)
    Linux是一款可以免費(fèi)使用,，且源碼開放以便開發(fā)人員隨意裁剪,，且具有穩(wěn)定性能的操作系統(tǒng)。宿主機(jī)選用Red Hat公司的IAnux9．0服務(wù)器版，并在其上構(gòu)建嵌入式Linux開發(fā)平臺需要的交叉編譯環(huán)境,。
    在S3C2410上搭建嵌入式Linux軟件平臺需要完成引導(dǎo)加載程序Boot loader的移植,；Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植和包含應(yīng)用程序的文件系統(tǒng)移植。
    Boot Loader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前執(zhí)行的一段小程序,。Linux內(nèi)核有自己的結(jié)構(gòu)體系,，智能家居系統(tǒng)的Linux內(nèi)核由標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核裁剪而來。設(shè)計(jì)直接通過系統(tǒng)調(diào)用訪問Linux的內(nèi)核資源,，編譯內(nèi)核時加入USB攝像頭Webeve 2000主芯片OV511的驅(qū)動和以太網(wǎng)控制芯片DM90-00的驅(qū)動,，文件系統(tǒng)選用Ramdisk技術(shù)。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3．1 Vide04Linux程序
    Vide04Linux(簡稱V4L)是Linux中關(guān)于視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動,，它針對視頻設(shè)備的應(yīng)用程序編程提供一系列接口函數(shù),。對于USB接口攝像頭，其驅(qū)動程序中提供基本的I／O操作接口函數(shù)open,、read,、write、close等,。
3．2 網(wǎng)絡(luò)通信程序
    在TCP／IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,，通信的兩個進(jìn)程間相互作用的主要模式是瀏覽器／服務(wù)器模式，即客戶向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求,，服務(wù)器接收到請求后,，提供相應(yīng)的服務(wù)。
    Linux中的網(wǎng)絡(luò)編程是通過Socket接口來進(jìn)行的,，Socket相當(dāng)于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信兩端的插座,，只要對方的Socket和自己的Socket有通信聯(lián)接，雙方就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了,。在智能家居系統(tǒng)中,，用戶所持有的任意網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的和家用ARM9開發(fā)板就是Socketet通信的兩端。
3．3 嵌入式WEB服務(wù)器和視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)
    家居系統(tǒng)選用的Web服務(wù)器是一款非常小巧的,，執(zhí)行代碼只有約60kB的一個單任務(wù)嵌入式boa服務(wù)器,。客戶端瀏覽器和嵌入式Web服務(wù)器之間通過HTTP協(xié)議所進(jìn)行的“請求一>響應(yīng)”的工作原理如圖3所示,。

    構(gòu)建嵌入式服務(wù)器boa,，并針對具體情況配置boa，這里在／etc下建立boa目錄,，并在／etc／boa目錄下建立boa．conf文件,。設(shè)置boa．-conf文件里的用戶訪問權(quán)限User nobody為user 0；Group nogroup為Group 0,；日志目錄Errorlog和AccessLog為var／log／boa／error log和／var／log／boa／access log,；html文件目錄為／var／www；默認(rèn)首頁為／var／www／；cgi腳本目錄為ScriptAlias／cgi-bin／／var-／www／cgi-bin,。在Makefile文件里修改交叉編譯器的路徑,，并把PC上／etc／mime．types文件拷貝到開發(fā)板的／etc目錄下。
    CGI(通用網(wǎng)關(guān)接口)定義了Web服務(wù)器與其他可執(zhí)行程序(CGI)之間進(jìn)行交互的接口標(biāo)準(zhǔn),。CGI程序用來完成Web網(wǎng)頁中表單數(shù)據(jù)處理的動態(tài)交互工作,，CGI程序與Web服務(wù)器，以及客戶端瀏覽器之間交互工作的原理如圖4所示,。

    這里編寫的CGI程序主要完成客戶端瀏覽器用戶名和密碼的校驗(yàn),，通過后完成本地數(shù)據(jù)的上傳。
    CGI程序?qū)ndex．html提交數(shù)據(jù)的處理,，通過登陸后提供進(jìn)入視頻監(jiān)控界面(http：／／211．81．251．32：8888)的鏈接,，我們用webc-am server作為瀏覽器端視頻播放器，該播放器可隨著監(jiān)控網(wǎng)頁的打開而自動下載到用戶端瀏覽器,，并不需要專用的瀏覽器,，但看到監(jiān)控效果是網(wǎng)頁打開時刻的靜止圖像。
    我們可以通過手動刷新來達(dá)到觀看視頻的目的,，這里在CGI程序里嵌入Java Script程序?qū)崿F(xiàn)圖像每秒自刷新一次，嵌入自刷新部分程序如下：
   
    這樣就可以看到每隔一秒圖像就自動載入的動態(tài)視頻,，如圖5所示,，達(dá)到了視頻監(jiān)控的目的。

4 結(jié)論
    采用S3C2410處理器嵌入Linux操作系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控可最大程度地節(jié)省系統(tǒng)的軟硬件資源,，硬件部分是系統(tǒng)穩(wěn)定性,、指令執(zhí)行速度和體積等方面的最佳選擇，軟件部分以裁剪Linux操作系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn),，用一個精簡的操作系統(tǒng)完成圖像采集與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓δ?，十分適用于智能家居系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控。不僅如此,，智能家居的其它功能均可采用類似方法實(shí)現(xiàn),，事實(shí)上，一個龐大的智能家居系統(tǒng)完全可以由S3C2-410處理器,、相關(guān)硬件和嵌入裁剪得當(dāng)?shù)腖inux操作系統(tǒng)完成,。