基于ARMS3C2410和流媒体技术的网络视频采集

基于ARMS3C2410和流媒体技术的网络视频采集

科技情报开发与经济

文章编号：１００５－６０３３（２００８）０３－０１７１－０２

ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００８年第１８卷第３期

收稿日期：２００７－１０－２６

基于ＡＲＭ和ＷＩＮＣＥ的ＵＳＢ视频

采集与传输系统的设计

侯

娟１，王陆林２，刘贵如３

（１．山西管理职业学院，山西临汾，０４１０５１；２．西南交通大学信息科学与技术学院，四川

成都，６１００３１；３．云南师范大学计算机科学与信息技术学院，云南昆明，６５００９２）摘

要：介绍了一种基于Ｓ３Ｃ２４１０硬件平台和嵌入式ＷｉｎＣＥ操作系统的ＵＳＢ视频采

集与传输系统的总体设计方案，详细阐述了系统的总体结构和各模块功能特点，对

ＵＳＢ视频采集和视频传输各功能模块的实现进行了论述，并给出了相关模块驱动程序

和应用软件的实现方法。

关键词：Ｓ３Ｃ２４１０；ＵＳＢ；ＷｉｎＣＥ；ＬＡＮ９１Ｃ１１３；视频采集；视频传输中图分类号：ＴＮ９４８．６４

文献标识码：Ａ

在Ｓ３Ｃ２４１０处理器的控制下，将从ＵＳＢ摄像头采集到的视频通过以太网络发送到远端监控中心。系统工作原理见图２。

随着网络技术和数字视频技术的发展，网络视频监控已被广泛使用在一些重要场所，方便了对现场进行实时监视。它可以充分利用现有网络资源。本系统采用了Ｓ３Ｃ２４１０处理器，主频２００ＭＨｚ，采用目前常用的输出的视频为经过ＪＰＥＧ压缩后的数字视频，ＵＳＢ摄像头实现视频采集。

故无需再进行视频压缩，再加上以太网不会受到网络带宽限制，所以采集到的数字视频可以直接通过以太网传输到上位监控主机，减少了硬件设计的复杂度。

本系统采用罗技—快看高手版ＰＲＯ５０００ＵＳＢ摄像头实现视频采集，Ｓ３Ｃ２４１０主控制器通过ＵＳＢ接口采集ＪＰＥＧ压缩后的数字视频然后通过以太网将视频发送到上位ＰＣ机，实现对现场进行实时视频监控。

１系统总体设计

系统主要包括两部分：一是ＵＳＢ数字视频数据采集系统，二是视频

图２系统工作原理图

２

２．１

系统硬件电路设计

视频采集模块电路设计

由于Ｓ３Ｃ２４１０芯片有一个内置的ＵＳＢ主控制器。通过此ＵＳＢ主控

网络传输子系统。系统硬件总体结构框图见图１。

调试、软件升级接口

视频采集

接口可以和ＵＳＢ摄像头直接连接。Ｓ３Ｃ２４１０ＵＳＢＨｏｓｔ接口电路见图３。

ＶＤＤ５

ＵＳＢＨｏｓｔ

Ｃ２４

ＳＤＲＡＭ

Ｓ３Ｃ２４１０ＡＬＡＮ９１Ｃ１１３

以太交换机

ＵＳＢ设备口串口

Ｃ２９

Ｒ１６２４Ｒ

１

２１５ｋ!Ｒ１２

３

Ｒ１３

４

１５ｋ!１８ｐＦ１８ｐＦ

１０"ｆＶＢＵＳＤ－Ｄ＋ＧＮＤＳ１５

Ｓ２

ＮＡＮＤＦｌａｓｈ

ＪＴＡＧ口

视频传输

ＵＳＢＨ－ＵＳＢＨ＋

Ｓ３Ｃ２４１０Ｒ１７２４Ｒ

Ｃ３０

图１

系统硬件总体结构

图３

嵌入式处理器采用韩国三星公司的基于ＡＲＭ９２０Ｔ内核的１６／３２位低功ＲＩＳＣ嵌入式微处理器Ｓ３Ｃ２４１０，主频２００ＭＨｚ，主要面向高性价比、耗的手持移动设备的应用。Ｓ３Ｃ２４１０的内置有丰富的外设资源，包括存储器、串口、ＬＣＤ、ＩＩＣ，ＩＩＳ和ＵＳＢ等接口电路。

Ｓ３Ｃ２４１０ＵＳＢＨｏｓｔ接口电路

２．２视频网络传输模块电路设计

ＬＡＮ９１Ｃ１１３以太网络控制器通过１６位数据线和１６位地址线以及控制线直接和Ｓ３Ｃ２４１０的数据、地址和控制总线连接。ｎＧＣＳ４片选接

ＵＳＢ摄像头采用罗技—快看高手版ＰＲＯ５００，它采用高品质ＣＭＯＳ图像传感器感应器，１３０万像素，最大分辨率６４０×４８０，高速ＵＳＢ２．０传输接口，另外内置麦克风，采用Ｒｉｇｈｔｓｏｕｎｄ技术，清晰、无回音的语音系统。从此ＵＳＢ摄像头采集到的视频是经过ＪＰＥＧ压缩后的数字视频，可以直接在以太网上传输。

以太网络芯片采用ＳＭＳＣ公司的ＬＡＮ９１Ｃ１１３芯片，它是单片全双工１０ＭＢ／１００ＭＢ以太网络控制器，片上集成了ＭＡＣ和ＰＨＹ控制器，支持８／１６位数据总线接口和ＣＰＵ通信。

ＡＥＮ存储空间被映射到０ｘ２０００＿００００～０ｘ２８００＿００００物理空间。ｎＢＥ０，ｎＢＥ１为高低字节有效信号，分别接Ｓ３Ｃ２４１０的ｎＷＢＥ０和ｎＷＢＥ１引脚。ｎＲＤ和ｎＷＲ分别为读写有效信号与Ｓ３Ｃ２４１０对应引脚连接。ＩＮＴＲ０中断信号引脚接Ｓ３Ｃ２４１０的外部中断引脚ＥＩＮＴ２０。ＡＲＤＹ为等待联络信号接ｎＷＡＩＴ引脚。ＬＡＮ９１Ｃ１１３和Ｓ３Ｃ２４１０的连接电路见图４。

３系统软件设计

软件系统由系统引导加载程序Ｎｂｏｏｔ＋Ｅｂｏｏｔ、嵌入式ＷｉｎＣＥ内核、

６

１７１

基于ARMS3C2410和流媒体技术的网络视频采集

侯娟，王陆林，刘贵如基于ＡＲＭ和ＷＩＮＣＥ的ＵＳＢ视频采集与传输系统的设计本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ信息技术

ＤＡＴＡ［１５：０］ｎＧＣＳ４ｎＷＥＢ０ｎＷＥＢ１ｎＲＤｎＷＲＥＩＮＴ２０ｎＷＡＩＴＳ３Ｃ２４１０图４

Ｄ［１５：０］Ａ［１５：０］ＡＷＥＮｎＢＥ０ｎＢＥ１ｎＲＤｎＷＲＩＮＴＲ０ＡＲＤＹＬＡＮ９１Ｃ１１３

３．２

＃ｄｅｆｉｎｅＣＬＩＥＮＴ＿ＲＥＧＫＥＹ＿ＳＺ）＼＼Ｖｉｄｅｏ＿Ｃｌａｓｓ”

（“Ｄｒｉｖｅｒｓ＼＼ＵＳＢ＼＼ＣｌｉｅｎｔＤｒｉｖｅｒｓＴＥＸＴ

ＡＤＤＲ［１５：０］

系统上电后，驱动自动加载后，我们就可以像操作普通摄像头一样对ＵＳＢ摄像头进行数据读取操作了。

ＬＡＮ９１Ｃ１１３ＮＩＣ驱动程序设计

该系统针对ＬＡＮ９１Ｃ１１３芯片开发了基于ＷｉｎＣＥ的ＮＤＩＳ微端口驱

（也叫微端口ＮＩＣ驱动程序），它负责与ＬＡＮ９１Ｃ１１３通信，完成协动程序

议包数据的收发，并且通过ＮＤＩＳ库与高层驱动程序通信。ＮＤＩＳ库向下提供了一整套函数（ＮｄｉｓＸＸＸ函数），这些函数封装了微端口需要调用的所有操作系统函数。同时，微端口也向上提供了一组入口函数（ＭｉｎｉｐｏｒｔＸｘｘ函数），便于ＮＤＩＳ为了完成自己或高层驱动程序的任务而访问微端口。在驱动程序中向ＮＤＩＳ＿ＭＩＮＩＰＯＲＴ＿ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ结构体变量ＷＴＣｈａｒ赋值了一系列在驱动中实现的函数的指针，然后调用系统函数ＮｄｉｓＭＲｅｇｉｓｔｅｒＭｉｎｉｐｏｒｔ向ＮＤＩＳ注册了这些函数，并同时调用系统函数ＮｄｉｓＭＲｅｇｉｓｔｅｒＩｎｔｅｒｒｕｐｔ向ＮＤＩＳ注册了一个系统中断。

Ｓ３Ｃ２４１０和ＬＡＮ９１Ｃ１１３接口电路

ＵＳＢＣａｍｅｒａ驱动和ＬＡＮ９１Ｃ１１３ＮＩＣ驱动和应用程序等组成。本设计在三星提供的标准的Ｓ３Ｃ２４１０ＢＳＰ基础上针对硬件平台做适当移植后，在

ＰｌａｔｆｏｒｍＢｕｉｌｄｅｒ集成环境中可以根据具体的需求方便的定制ＷｉｎＣＥ内核。另外可以通过ｅＭｂｅｄｄｅｄＶｉｓｕａｌＣ＋＋开发ＷｉｎＣＥ平台下的驱动和应用程序。在这里我们着重介绍ＵＳＢＣａｍｅｒａ和ＬＡＮ９１Ｃ１１３ＮＩＣ驱动程序的开发及视频收发应用程序的实现。

ＬＡＮ９１Ｃ１１１＿ＭｉｎｉｐｏｒｔＳｅｎｄ负责将要发送的协议包数据取下来放到发送队列中发送。ＬＡＮ９１Ｃ１１１＿ＭｉｎｉＰｏｒｔＨａｎｄｌｅＩｎｔｅｒｒｕｐｔ负责协议包数据的物理发送和接收并传递给协议层。

３．１ＷｉｎＣＥ平台下ＵＳＢＣａｍｅｒａ驱动开发

在ＷｉｎＣＥ下ＵＳＢＣａｍｅｒａ是位于ＵＳＢＨＯＳＴＤｅｖｉｃｅ驱动之上的驱

４结语

系统利用Ｓ３Ｃ２４１０内置的ＵＳＢＨｏｓｔ接口直接和ＵＳＢ摄像头连接，

动，通过流接口驱动模型来实现的。驱动以ＷＥＢＣＡＭ．ＤＬＬ的形式向

ＷｉｎＣＥ系统注册。首先通过ＣＡＭ＿Ｉｎｉｔ来初始化Ｃａｍｅｒａ设备。对ＵＳＢ摄像头的控制是通过ＣＡＭ＿ＩＯＣｏｎｔｒｏｌ来实现的。这些ＩＯ控制指令通过开ＵＳＢ通道发送给ＵＳＢ摄像头来实现对其控制，包括获取／设置参数、始／停止获取视频和获取静态图像等。

实现简单，图像采集的速度可以达到２０帧／ｓ，无线视频传输模块采用总线方式和Ｓ３Ｃ２４１０通信，摆脱了ＨＣＩ瓶颈限制，大大地提高了视频数据的传输速度。本无线视频监控系统具有开发周期短、设备简单、体积小和成本低等特点，与传统的和目前的视频监控方案相比具有无可比拟的优越性。

参考文献

［１］［２］［３］

［Ｍ］．北ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＣｏｒｐ．ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓＣＥ设备驱动程序开发指南周毓林，宁杨，陆贵强，等．ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ｎｅｔ内核定制及应用开发［Ｍ］．北京：北京大学ＤｏｕｇｌａｓＢｏｌｉｎｇ．ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓＣＥ程序设计

（责任编辑：王永胜）

京：北京希望电子出版社，１９９９．［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６．出版社，１９９９．

ＷｉｎＣＥ平台下的驱动都以动态库的形式向系统注册。ｃａｍｅｒａ．ｄｌｌ除提供流驱动入口ＤｌｌＭａｉｎ外还提供以下流接口导出函数

ＵＳＢＩｎｓｔａｌｌＤｒｉｖｅｒ，ＵＳＢＤｅｖｉｃｅＡｔｔａｃｈ，ＵＳＢＵｎＩｎｓｔａｌｌＤｒｉｖｅｒ，ＣＡＭ＿Ｃｌｏｓｅ，ＣＡＭ＿Ｄｅｉｎｉｔ，ＣＡＭ＿Ｉｎｉｔ，ＣＡＭ＿ＩＯＣｏｎｔｒｏｌ，ＣＡＭ＿Ｏｐｅｎ，ＣＡＭ＿ＰｏｗｅｒＤｏｗｎ，ＣＡＭ＿ＰｏｗｅｒＵｐ，ＣＡＭ＿Ｒｅａｄ，ＣＡＭ＿Ｓｅｅｋ和ＣＡＭ＿Ｗｒｉｔｅ等１３个函数。在ｐｌａｔｆｏｒｍ．ｒｅｇ中添加以下注册项即可。

［ＨＫＥＹ＿ＬＯＣＡＬ＿ＭＡＣＨＩＮＥ＼Ｄｒｉｖｅｒｓ＼ＵＳＢ＼ＬｏａｄＣｌｉｅｎｔｓ＼１１３３＿２２４５＼Ｄｅ－

ｆａｕｌｔ＼Ｄｅｆａｕｌｔ＼Ｖｉｄｅｏ＿Ｃｌａｓｓ］

“ＤＬＬ”“ｗｅｂｃａｍ．ＤＬＬ”＝

［ＨＫＥＹ＿ＬＯＣＡＬ＿ＭＡＣＨＩＮＥ＼Ｄｒｉｖｅｒｓ＼ＵＳＢ＼ＣｌｉｅｎｔＤｒｉｖｅｒｓ＼Ｖｉｄｅｏ＿Ｃｌａｓｓ］“Ｐｒｅｆｉｘ”“ＣＡＭ”＝“Ｄｌｌ”“ｗｅｂｃａｍ．ＤＬＬ”＝

另外还要在ＵＳＢＣｏｄｅ．ｃｐｐ中针对ＵＳＢ摄像头的ＰＩＤ、ＶＩＤ对以下定义做修改：

───────────────

第一作者简介：侯

娟，女，１９８０年１１月生，２００２年毕业于山西师

范大学，现为山西大学２００６级在读硕士研究生，助理讲师，山西管理职业学院招生办，山西省临汾市，０４１０５１．

＃ｄｅｆｉｎｅＶＩＤ＿ＬＯＧＩＴＥＣＨ１１３３

＃ｄｅｆｉｎｅＰＩＤ＿ＱＵＩＣＫＣＡＭＰＲＯ５０００２２４５

在ＷｅｂＣａｍ．ｈ文件中针对以下几项定义要做修改：

＃ｄｅｆｉｎｅＤＲＩＶＥＲ＿ＮＡＭＥ＃ｄｅｆｉｎｅＤＥＶＩＣＥ＿ＰＲＥＦＩＸ＃ｄｅｆｉｎｅＣＬＡＳＳ＿ＮＡＭＥ＿ＳＺ

（“Ｗｅｂｃａｍ．ｄｌｌ”）ＴＥＸＴ（“ＣＡＭ”）ＴＥＸＴ

（“Ｖｉｄｅｏ＿Ｃｌａｓｓ”）ＴＥＸＴ

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＵＳＢＶｉｄｅｏＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ

ＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡＲＭａｎｄＷｉｎＣＥ

ＨＯＵＪｕａｎ，ＷＡＮＧＬｕ－Ｌｉｎ，ＬＩＵＧｕｉ－Ｒｕ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆＵＳＢｖｉｄｅｏｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＳ３Ｃ２４１０ｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄＷｉｎＣＥｏｐｅｒａｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ，ｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｅａｃｈｍｏｄｕｌｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｏｄｕｌｅｆｏｒＵＳＢｖｉｄｅｏｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｄｒｉｖｅｒｓｏｆｒｅｌａｔｅｄｍｏｄｕｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｓ３Ｃ２４１０；ＵＳＢ；ＷｉｎＣＥ；ＬＡＮ９１Ｃ１１３；ｖｉｄｅｏｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ｖｉｄｅｏｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5bh4.html