随着越来越多的场合正向自动化无人职守迈进，尤其在安全、监控等领域。为了进一步降低成本，减少人力的投资，以及更集中、更方便的掌握现场情况，许多场合都采用了电子监控设备，如办公室，发电站，机场，海关等等领域。而这些电子设备的设计无疑涉及到这些领域的安全性，这就对监控设备的成本，稳定性，以及性能三方面都提出了更高的要求。
本系统的研究背景主要是根据现有视频监控系统的不足，旨在降低系统的成本和提高系统的性能。它采用了价格低廉的三星应用处理器S3C2410，并使用软件音、视频编解码器，能实现以250Kbps和350Kbps的编码位流速进行网络传输，并以160128和320240两种显示分辩率，可以进行良好的视频监控。同时，它的一个最大的特点是可以在终端上进行录像，而不需要通过PC机，这样既适合低功耗的场合，又可以减少的系统的复杂性。
图像采集终端则采用性价比很高的USB型摄像头，在市场上很容易买到，同时，USB型摄像头具有很好的通用性，驱动程序丰富，可以减少代码的编写。由于本系统使用标准的以太网进行传输，因此系统支持无限个终端进行级联，监控区域可以很轻易的进行扩大。
综上所述，本系统采用ARM９处理器，USB摄像头，标准以太网传输，实现了一个性能良好的视频监控系统。
关键词：嵌入式；Linux；ARM；CODEC；视频监控
3 网络监控系统概述
3.1 系统简介
随着社会的秩序问题日趋严重，为了加强区域的安全性，网络监控系统越来越得到重视，到现在已经广泛的应用于交通、海关、航空等领域。本系统以全新的思路设计，整合了目前嵌入式系统的新技术，从性能、成本，操作方面进行最大的优化，使得本系统能够应用到更多的场合。系统由前端的图像采集和图像压缩，通过以太网把图像数据传输到监控端，在监控端实现现场监控的作用。
3.2 系统组成
网络监控系统是以图像采集端、网络枢纽、宿主端三部分构成。
图像采集端主要是由嵌入式主板组成，其硬件包含：嵌入式处理器、网络控制器、存储器、电源模块等，而软件则包括：嵌入式操作系统、TCP/IP协议栈、存储器管理等。通常所构成的系统的主要功能是采集现场的情况，以某种图像格式进行编码压缩，再通过网络控制器把图像信息传送给宿主端，以达到监控目的。
网络枢纽是指为了实现远程监控的功能，在网络传输过程中，需要多个网络中继站，即网络路由器，通过这种方式，可以进行网络级联，最后达到多点同时监控的目的。即节省了宿主端的数目，同时又简化了操作和管理，实现一主多从的集散型监控方式。
宿主端即监控端，通常以PC主机和显示设备组成。宿主端把各采集点回传的数据进行解压显示，以多窗口的方式显示各个监控点的现场情况，即可达到非常及时的监控效果。
3.3 系统框图
系统框图见 图 3.1
4 嵌入式系统简介
4.1 主流嵌入式操作系统的比较
嵌入式操作系统以其微小内核、可移植、可裁剪、源码开放的特性在嵌入式领域得到广泛的应用。对于不同的产品，不同的应用场合，可以选择合适的嵌入式操作系统。到目前为此，全世界范围内出现的嵌入式操作系统高达200多种，它们专为嵌入式应用而开发，使得嵌入式产品的开发越来越方便，价格也变得越来越低廉，在航空、通信、娱乐等领域已经得到了很好的应用。
较为流行的嵌入式操作系统有：Linux，Windows CE，VxWorks，μC/OS等等
4.1.1 Windows CE
Windows CE是微软公司的产品，它是以Windows操作系统核心作为基础，为有限资源的平台进行简化，并保留了多线程、优先权、多任务、可移植等特性。Windows CE和PC机使用的Windows 操作系统的最大区别是采用了模块化设计，从而使得Windows CE可以安装到存储空间并不大的嵌入式设备，通常Windows CE的内核映像文件最小可以达到200KB，对于现有嵌入式设备的存储空间有限的情况下，Windows CE仍然可以得到非常好的应用。
目前，全球范围内已经有上千家公司采用Windows CE进行各种各样的嵌入式产品开发。典型的新产品有手机、POS终端、ATM终端、工业控制系统等等。当然，Windows CE属于商业产品，当使用Windows CE进行产品开发时，需要支付3美元~20美元的授权费。
4.1.2 Linux
Linux是嵌入式领域中发展最快、应用最广的一个操作系统。Linux是在GPL下发行的操作系统，与其他现有的操作系统相比有以下特点：
(1) 完全源码开放
(2) 可以免费获得
(3) 支持数十种不同的处理器
(4) 可移植
(5) 可裁剪
其中，“免费”和“开源”是Linux最有竞争力的特点。在全球范围内，已经有不计其数的个人、企业正在使用Linux。随着Linux的进一步成熟，它以更小代码尺寸和更多不同平台的支持，大大的减少了新产品的成本和研发时间，吸引了越来越多的设备生产商，到现在，Linux已经成为世界主流的嵌入式操作系统。
根据IDC报告指出，Linux已经成为世界第二大操作系统。并且每年以高于25%的速度增长，再加上基于Linux的变种体，如实时性能较强的RTLinux、RTAI，Kurt和Linux/RK，能在没有MMU处理器上运行的μCLinux，更是把Linux的应用领域扩展到了工业控制和军事工业以及航空工业。
4.1.3 VxWorks
VxWorks是WindRiver公司专门为实时系统而设计的一款优秀的实时操作系统。VxWorks以其超微小的内核提供了实时任务调度、中断管理、任务间通信等功能。由于WindRiver已经为VxWorks作了大量的优化工作，其优异的性能和稳定的特点使得程序员只要专心编写应用程序，根本不需要去关心系统内核的管理。除此之外，VxWorks具备完善的网络通信，文件系统等模块，可以应用到各种不同的场合。下面罗列了VxWorks的一些主要特点：
(1) 任务间通信机制
(2) 网络协议
(3) 文件系统
(4) I/O管理
(5) 超微小内核
(6) POSIX标准实时扩展
(7) 支持C++语言
4.1.4 μC/OS
μC/OS是由美国的Jean J.Labrosse编写的一个小型实时操作系统。该系统从1992年开始至今，已经发展到了第二个版本μC/OS II。μC/OS的特点是：公开源码，内核简洁，可移植性好，可裁剪，可固化，抢占式内核，可以管理60多个任务。该系统主要用于教育研究，和一些简单的控制系统应用。
4.2 常用的嵌入式处理器
4.2.1 ARM
ARM(Advanced RISC Machines)公司是英国一家CPU核设计商，它本身并不生产CPU，而是设计出CPU以IP核的方式授权给其他公司生产。ARM处理器目前主要包括ARM7，ARM9，ARM10，ARM11以及Cortex 和SecurCore系列。ARM公司推出的嵌入式处理器几乎含盖了所有层次的处理器，主频也从50MHz到1GHz不等。到目前为此，ARM处理器已经成为嵌入式领域的神话，其市场份额高达80%以上，应用范围涉及手机，端终，控制，家电等等。
4.2.2 MIPS
MIPS（Microprocessor whithout Interlocked Pipeline Stages）是一种处理器内核标准，它由MIPS技术公司开发拟定的。MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次的嵌入式32位和64位处理器开发商，在RISC处理器领域占有很重要的地位。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS 32 4 Kc的新版本以及未来64位MIPS 64 20 Kc处理器内核。
MIPS技术公司既开发MIPS处理器构架，又自己生产基于MIPS的32/64位处理器芯片。为了使用户更加方便地应用MIPS处理器，MIPS公司推出了一套集成开发工具，称为MIPS IDF（Integrated Development Framework）,大大的降低了开发的难度。
4.2.3 PowerPC
Power PC构架的主要特点是可伸缩性好，方便灵活。Power PC处理器品种很多，既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到个人PC，从消费类电子产品到大型通信设备等各个方面。
目前Power PC独立微处理器与嵌入式处理器的主频从25MHz~700MHz之间，它们的功耗，尺寸，价格相差比较大，主要的产品模块有Power PC 750 CX和 750 CXe，以及Power PC 440GP，用于嵌入式系统的有Power PC405和Power PC 440。Power PC的嵌入式处理器常用于通信，金融和其他终端设备。
5 ARM处理器
5.1 ARM构架特点
5.1.1 ARM的特点
ARM主要特点：体积小、低功耗、低成本、高性能。
支持16位Thumb和32位ARM指令，Thumb指令可以减少大约30%~40%的代码大小，具有更高的代码密度，大量使用寄存器，指令运行速度更快，ARM共有37个32位寄存器，被分为若干组，其中：
-31个通用寄存器，包括程序计数器（PC）
-6个状态寄存器，用以标志CPU的工作状态和运行状态等
大多数的数据操作都在寄存器中完成，寻址方式灵活简单，执行效率高指令长度固定Load/Store加载/存储指令实批量数据传输，大大的提高了执行效率。
5.1.2 ARM的模式
为了加强系统的安全性和对时间的响应，ARM设计了7种系统模式，以适应于不同的场合。
例如，在时间要求比较严格的时候，可以进入fiq模式对事件进行响应，可以减少响应时间。而在多任务操作系统下，可以使用用户模式和系统模式来加强系统的安全。
ARM七种模式如下：
(1) 用户模式（usr）
(2) 快速中断（fiq）
(3) 外部中断（irq）
(4) 管理模式（svc）
(5) 数据访问中止模式（obt）
(6) 系统模式（sys）
(7) 未定义指令中止模式（und）
5.1.3 ARM的状态
ARM具有两种不同的工作状态：ARM状态和THUMB状态，通常，ARM在上电默认是ARM状态，如要切换到THUMB状态，常用的方法是使用BX跳转指令。特别注意的是，在所有的异常模式中，都必须是在ARM状态下实现的，这是ARM固有的特点，不需要用户的干涉。
5.3 S3C2410硬件设计要点
S3C2410是一款高速嵌入式处理器，由于它内置了很多外设模块，需要用到的模块可能要在外围电路中增加一些芯片。这样一来，加上电源、CPU最小系统以及各个模块，系统变得非常复杂。所以在绘制原理图的时候，要注意模块化的设计，可以避免出错。
5.3.1 S3C2410电源设计
电源是系统的心脏，系统的稳定性很大程度上取决于电源的设计，对于S3C2410处理器，合理的电源设计如图 5.4 S3C2410系统电源设计所示：
