本發(fā)明屬于交通視頻采集處理領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種基于arm9單片機(jī)和v4l2接口的嵌入式視頻采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)文明的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,信息日益成為一種比傳統(tǒng)能源更為重要的資源，信息將會(huì)促進(jìn)人類社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展。日常生活中，人們通過(guò)感官?gòu)耐饨绺兄母鞣N信息中，約有78%是來(lái)自視覺(jué)?？梢?jiàn)圖像在我們的日常生活中扮演著很重要的角色。視覺(jué)的感覺(jué)是最直接最立體的，而交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一種獲取圖像信息的工具，可以滿足交通管理部門對(duì)獲取圖像信息的需求。但目前交通視頻采集應(yīng)用中存在的問(wèn)題如下：交通視頻的采集與傳輸各自獨(dú)立，集成度不高。最為典型的就是前端交通監(jiān)控設(shè)備僅負(fù)責(zé)道路交通車輛的拍攝與取證，由人工定時(shí)更換存儲(chǔ)交通視頻圖像的磁盤，因而現(xiàn)有交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)急需換代升級(jí)，以滿足交通大數(shù)據(jù)的采集、傳輸與存儲(chǔ)的日益增長(zhǎng)的迫切需要。從系統(tǒng)的組成上分析，合理的應(yīng)用就是將前端嵌入式視頻采集集成到現(xiàn)有交通監(jiān)控設(shè)備中，由后端服務(wù)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)交通視頻圖像管理或者監(jiān)控其他設(shè)備。基于前端的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)是一種由軟硬件相組合的產(chǎn)品，通常由操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、外圍硬件設(shè)備以及嵌入式微處理器板卡等四個(gè)部分組成，盡管外圍硬件設(shè)備可以依托現(xiàn)有前端交通監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行升級(jí)與改造，但由于嵌入式技術(shù)的集成度與復(fù)雜度較高，其中還涉及交通視頻大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，仍然需要借助輔助工具對(duì)其進(jìn)行深入開發(fā)，才可以使得系統(tǒng)具備相應(yīng)功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種以arm9s3c2440嵌入式微處理器為核心硬件平臺(tái)的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)，針對(duì)當(dāng)前的交通大數(shù)據(jù)背景下交通監(jiān)控設(shè)備的視頻采集需求，通過(guò)usb攝像頭采集到現(xiàn)場(chǎng)交通視頻圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由集成arm微處理器的專用交通視頻采集卡進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，然后基于傳輸控制協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將交通視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶鳛闉g覽器客戶端的計(jì)算機(jī)或移動(dòng)終端上，最后通過(guò)訪問(wèn)瀏覽器客戶端可以實(shí)時(shí)顯示采集到的交通視頻圖像。

具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種基于arm9和v4l2接口的嵌入式視頻采集系統(tǒng)，包括瀏覽器客戶端、集成arm微處理器的專用交通視頻采集卡及攝像元件，其特征在于，根據(jù)視頻采集需求，通過(guò)攝像元件采集到現(xiàn)場(chǎng)交通視頻圖像數(shù)據(jù)，集成arm微處理器的專用交通視頻采集卡讀取圖像并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，然后基于傳輸控制協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將處理過(guò)的交通視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綖g覽器客戶端，最后通過(guò)訪問(wèn)瀏覽器客戶端來(lái)實(shí)時(shí)顯示采集到的交通視頻圖像，其中視頻采集卡上建立視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器包含應(yīng)用模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、驅(qū)動(dòng)模塊及攝像頭連接模塊，攝像頭連接模塊負(fù)責(zé)與攝像元件連接，驅(qū)動(dòng)模塊包含v4l2驅(qū)動(dòng)并通過(guò)v4l2驅(qū)動(dòng)接口調(diào)用攝像元件來(lái)進(jìn)行視頻采集，數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)獲取和控制驅(qū)動(dòng)程序得到視頻源，然后再將視頻頻幀進(jìn)行圖像編碼，應(yīng)用模塊遵循h(huán)ttp協(xié)議，將視頻圖像數(shù)據(jù)的安卓標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)送給web瀏覽器。

優(yōu)選地所述攝像元件為usb攝像頭。

優(yōu)選地，通過(guò)v4l2驅(qū)動(dòng)接口調(diào)用攝像元件采集視頻包括：打開攝像頭并獲取攝像頭的參數(shù)，然后設(shè)置攝像頭的參數(shù)與圖像的屬性信息，將分配給攝像頭的內(nèi)存空間釋放，從攝像頭直接讀取并以映射方式存儲(chǔ)到內(nèi)存。

另外優(yōu)選地，將視頻頻幀進(jìn)行圖像編碼包括：將通過(guò)v4l2驅(qū)動(dòng)接口獲取的mjpeg格式的圖像轉(zhuǎn)換成jpeg格式。進(jìn)一步，將mjpeg格式的圖像轉(zhuǎn)換成jpeg格式包括在mjpeg圖像幀開始標(biāo)志的0xffc0之前插入哈夫曼表，然后進(jìn)行其它操作。

在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，視頻采集卡所采集的交通視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸給瀏覽器客戶端包括：在瀏覽器客戶端與視頻采集卡之間建立服務(wù)器鏈接，用戶通過(guò)瀏覽器客戶端給視頻采集卡上的視頻服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器通過(guò)監(jiān)聽(tīng)來(lái)自瀏覽器客戶端的請(qǐng)求，并解析瀏覽器的請(qǐng)求，如果數(shù)據(jù)請(qǐng)求正確，則服務(wù)器響應(yīng)客戶端請(qǐng)求，把通過(guò)v4l2驅(qū)動(dòng)接口采集到的視頻數(shù)據(jù)映射到內(nèi)存中，然后把數(shù)據(jù)按http協(xié)議格式封裝視頻數(shù)據(jù)并將響應(yīng)傳送給瀏覽器，由瀏覽器顯示交通視頻。

進(jìn)一步，服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)接收瀏覽器客戶端的請(qǐng)求包括：首先為服務(wù)器打開socket端口；設(shè)置socket端口的參數(shù)，為防止socket端口沖突，忽略socket已經(jīng)使用；配置服務(wù)器地址，設(shè)置地址類型、服務(wù)端口、地址，并且通過(guò)相應(yīng)函數(shù)將其綁定；服務(wù)器通過(guò)調(diào)用相關(guān)函數(shù)監(jiān)聽(tīng)客戶端的socket端口；接收并創(chuàng)建子線程做相應(yīng)處理。

更進(jìn)一步，解析瀏覽器的請(qǐng)求包括：通過(guò)接受瀏覽器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)流，由讀取函數(shù)逐行讀取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的解析按照http中的格式解析進(jìn)行，判斷請(qǐng)求類型是否為stream視頻流類型。

再進(jìn)一步，響應(yīng)客戶端請(qǐng)求包括：在解析到瀏覽器的請(qǐng)求數(shù)據(jù)類型是視頻流類型后，在緩沖區(qū)首先設(shè)置http響應(yīng)頭，當(dāng)讀取到全局標(biāo)志pglobal->stop為1時(shí)，則說(shuō)明視頻采集的一幀數(shù)據(jù)結(jié)束，然后將獲取視頻數(shù)據(jù)也存在緩沖區(qū)中，接著設(shè)置好http響應(yīng)幀為未設(shè)置的數(shù)據(jù)，封裝好后發(fā)送給瀏覽器。

本發(fā)明公開了一個(gè)基于arm9單片機(jī)和v4l2接口的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)。針對(duì)目前交通視頻大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與傳輸所面臨的集成度不高、數(shù)據(jù)傳輸效率低的突出問(wèn)題，使用嵌入式arm9處理器和現(xiàn)有交通監(jiān)控?cái)z像頭來(lái)構(gòu)建硬件系統(tǒng)。通過(guò)搭建交叉編譯環(huán)境、nfs服務(wù)器、移植內(nèi)核、制作根文件系統(tǒng)等來(lái)搭建嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境。交通視頻服務(wù)器由視頻圖像的采集與傳輸組成。交通視頻圖像采集是通過(guò)編寫視頻采集驅(qū)動(dòng)調(diào)用v4l2接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，中間涉及哈夫曼編碼以及jpeg圖像壓縮。通過(guò)配置arm9的通信網(wǎng)絡(luò)，使得交通視頻服務(wù)器能夠在專用局域網(wǎng)內(nèi)以及互聯(lián)網(wǎng)上均可以正常工作。該系統(tǒng)在終端計(jì)算機(jī)瀏覽器和手機(jī)瀏覽器上均都可以訪問(wèn)，并且能夠觀測(cè)到較為流暢的實(shí)時(shí)交通視頻監(jiān)控。系統(tǒng)總體上采用b/s架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的部署與執(zhí)行更加簡(jiǎn)潔、高效，且具備較高的擴(kuò)展性和易用性的特點(diǎn)。針對(duì)目前交通視頻的采集與傳輸各自獨(dú)立，將視頻圖像的采集和數(shù)據(jù)的傳輸功能集成到一個(gè)體積非常小的板卡設(shè)備里，并且采用jpeg圖片壓縮技術(shù)，使得視頻圖像的傳輸效率大為提高，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。該發(fā)明主要解決了目前交通視頻采集應(yīng)用中存在的兩個(gè)主要問(wèn)題：1）交通視頻的采集與傳輸各自獨(dú)立，系統(tǒng)集成度不高的問(wèn)題；2）交通視頻圖像的數(shù)據(jù)采集分散，實(shí)時(shí)連通后端服務(wù)器性能不足的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明開發(fā)的交通視頻采集系統(tǒng)的軟件架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中專用交通視頻采集卡復(fù)位系統(tǒng)電路圖；

圖3是專用交通視頻采集卡網(wǎng)絡(luò)接口電路圖；

圖4是專用交通視頻采集卡usb接口電路的一個(gè)實(shí)施例；

圖5是專用交通視頻采集卡usb接口電路的另一個(gè)實(shí)施例；

圖6是根文件系統(tǒng)基本目錄的構(gòu)建；

圖7為燒寫u-boot時(shí)的dnw與bios界面；

圖8為燒寫內(nèi)核界面；

圖9為燒寫根文件系統(tǒng)界面；

圖10為com口配置示意圖；

圖11為端口配置圖；

圖12為網(wǎng)絡(luò)配置圖；

圖13為命令輸入圖。

具體實(shí)施方式

在當(dāng)前的交通大數(shù)據(jù)背景下，交通信息采集與處理系統(tǒng)的開發(fā)離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，當(dāng)前嵌入式交通信息處理設(shè)備對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如http協(xié)議和tcp/ip協(xié)議的支持也越來(lái)越普及。很多嵌入式交通信息處理設(shè)備都可以通過(guò)無(wú)線或有線鏈接網(wǎng)絡(luò)，目前的嵌入式交通信息處理設(shè)備對(duì)于多媒體的支持也是越來(lái)越普及。隨著當(dāng)今智慧城市與交通大數(shù)據(jù)的發(fā)展，以及手持交通檢測(cè)設(shè)備支持wifi上網(wǎng)的產(chǎn)品越來(lái)越多，交通管理部門對(duì)一種結(jié)合嵌入式圖像處理與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的產(chǎn)品的需求也日益增加，最終基于這些前端設(shè)備采集到實(shí)時(shí)的交通視頻圖像大數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)將交通視頻圖像信息傳輸?shù)胶蠖诉M(jìn)行管理與監(jiān)控的需求也日益迫切?；赼rm嵌入式交通視頻采集與處理具有穩(wěn)定性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、訪問(wèn)方式多等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于可以和手持設(shè)備相結(jié)合，從而可以在交通大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域得到很大的發(fā)展。目前arm處理器主要包括以下幾個(gè)系列的處理器產(chǎn)品：arm7系列、arm9系列、arm9e系列、arml0系列。arm7和arm9是目前arm處理器中使用較廣泛的,并且是技術(shù)成熟的兩大系列arm處理器芯片。對(duì)比來(lái)說(shuō)，arm9系列微處理器主要應(yīng)用于無(wú)線設(shè)備、安防系統(tǒng)、打印機(jī)、車載電子設(shè)備、機(jī)頂盒和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。本發(fā)明設(shè)計(jì)的交通視頻采集卡所用處理器便是以arm9單片機(jī)為核心處理器。所用arm9s3c2440微處理器的內(nèi)核arm920t芯片具有低功耗、高性能、體積小和接口豐富等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明開發(fā)出了一種基于arm9單片機(jī)和v4l2接口的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)主要具備交通視頻圖像采集的功能、視頻圖像的傳輸功能、視頻圖像信息顯示這三大功能。在硬件的設(shè)計(jì)上，在現(xiàn)有前端交通監(jiān)控設(shè)備或手持式移動(dòng)設(shè)備上嵌入專用的交通視頻采集卡，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連通后端系統(tǒng)并實(shí)時(shí)傳輸交通視頻圖像數(shù)據(jù)。在軟件的設(shè)計(jì)架構(gòu)上主要通過(guò)設(shè)計(jì)與執(zhí)行相應(yīng)嵌入式系統(tǒng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)交通視頻的采集、傳輸與監(jiān)控功能。基于arm9單片機(jī)和v4l2接口的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)有如下四個(gè)特點(diǎn)：

(1)可控范圍較廣：其監(jiān)控設(shè)備可直接接到網(wǎng)絡(luò)，并且不受線纜長(zhǎng)短的限制，通過(guò)全球統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行有效傳輸，同時(shí)，在移動(dòng)終端與后端服務(wù)器上都能正常地訪問(wèn)本系統(tǒng)。

(2)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性：除可擴(kuò)展交通監(jiān)控設(shè)備外，還可以擴(kuò)展web上的各種功能，例如交通視頻截屏、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)等功能。

(3)該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性高：本質(zhì)上，基于arm9單片機(jī)的交通視頻監(jiān)控是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心、采取linux多任務(wù)特性的操作系統(tǒng)，將視頻圖像的采集功能和處理數(shù)據(jù)的功能都集成到一個(gè)體積非常小的設(shè)備里面。采用jpeg圖片壓縮，使得交通視頻圖像的傳輸效率大幅提高，從而有效增加系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。

(4)實(shí)用性強(qiáng)：體現(xiàn)在系統(tǒng)部署簡(jiǎn)單，系統(tǒng)一旦經(jīng)過(guò)部署完成后，廣大交通管理部門的非計(jì)算機(jī)專用人員均可以方便操作使用。

本發(fā)明提出的以arm9s3c2440嵌入式微處理器為核心硬件平臺(tái)的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)，針對(duì)當(dāng)前的交通大數(shù)據(jù)背景下交通監(jiān)控設(shè)備的視頻采集需求，通過(guò)usb攝像頭采集到現(xiàn)場(chǎng)交通視頻圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由集成arm微處理器的專用交通視頻采集卡進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，然后基于傳輸控制協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將交通視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶鳛闉g覽器客戶端的計(jì)算機(jī)或移動(dòng)終端上，最后通過(guò)訪問(wèn)瀏覽器客戶端可以實(shí)時(shí)顯示采集到的交通視頻圖像。本發(fā)明的設(shè)計(jì)主要涉及如下內(nèi)容：(1)連接交通視頻采集系統(tǒng)的硬件平臺(tái)；(2)交叉編譯環(huán)境構(gòu)建，通過(guò)nfs服務(wù)器、移植內(nèi)核、制作根文件系統(tǒng)等來(lái)搭建嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境；(3)基于v4l2接口的視頻圖像采集驅(qū)動(dòng)，以及圖像的壓縮與編碼技術(shù)；(4)基于傳輸控制協(xié)議tcp流程，以及http協(xié)議傳輸交通視頻圖像；(5)后端web頁(yè)面的開發(fā)，實(shí)時(shí)顯示交通視頻數(shù)據(jù)。

下面對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

1.linux系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與v4l2接口設(shè)置

video4linux2（以下簡(jiǎn)稱v4l2）是linux系統(tǒng)中用以開發(fā)與訪問(wèn)監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)核驅(qū)動(dòng)接口，并且為上層應(yīng)用訪問(wèn)交通視頻設(shè)備提供統(tǒng)一的接口。內(nèi)核中的子系統(tǒng)都有抽象底層硬件的差異，為應(yīng)用層提供可以提取出公共代碼的可靠接口，接口可以避免代碼冗長(zhǎng)、降低開發(fā)周期、并且提高軟件可靠性。通過(guò)回調(diào)函數(shù)以設(shè)置usb攝像頭的幀頻和視頻圖像的參數(shù)等信息。以下內(nèi)容主要描述通過(guò)usb攝像頭如何調(diào)用v4l2接口來(lái)進(jìn)行視頻圖像采集。

1.1v4l2接口的使用說(shuō)明

首先需要將攝像頭中的數(shù)據(jù)獲取出來(lái)，封裝結(jié)構(gòu)體來(lái)描述攝像頭的具體的信息，采集視頻圖像的大小，采集視頻圖像的格式等信息。

1.2v4l2接口的初始化

(1)打開攝像頭；(2)獲取攝像頭的參數(shù)；(3)設(shè)置攝像頭的參數(shù)與圖像的屬性信息；(4)將分配給usb攝像頭的內(nèi)存空間釋放，關(guān)閉攝像頭設(shè)備。

1.3通過(guò)v4l2接口讀取圖像數(shù)據(jù)

從usb攝像頭上獲取數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)交通視頻監(jiān)控的重要前提。linux系統(tǒng)所支持的直接讀取和內(nèi)存映射方式可以方便快捷的進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸并提高效率。

2交通視頻圖像傳輸技術(shù)

目前，絕大部分的交通監(jiān)控?cái)z像頭都是以mjpeg/yuv的格式來(lái)輸出視頻。利用v4l2接口直接采集到的數(shù)據(jù)幀為mjpeg的格式。但是最終給網(wǎng)絡(luò)瀏覽器發(fā)送的是jpeg格式的圖像，所以需要把mjpeg的格式轉(zhuǎn)換成jpeg的格式。本系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，需要在mjpeg圖像幀開始標(biāo)志的0xffc0之前插入哈夫曼表，從而進(jìn)行后續(xù)流程操作。通過(guò)視頻采集卡獲取交通視頻數(shù)據(jù)，建立服務(wù)器鏈接使用戶通過(guò)瀏覽器給專用視頻采集卡上的視頻服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器通過(guò)監(jiān)聽(tīng)來(lái)自瀏覽器的請(qǐng)求，并解析瀏覽器的請(qǐng)求，從而做出相應(yīng)處理。如果數(shù)據(jù)請(qǐng)求正確，服務(wù)器通過(guò)把視頻驅(qū)動(dòng)采集的視頻數(shù)據(jù)映射到內(nèi)存中，然后把數(shù)據(jù)按照http協(xié)議格式封裝視頻數(shù)據(jù)并將響應(yīng)傳送給瀏覽器，由瀏覽器負(fù)責(zé)將交通視頻及時(shí)顯示，以達(dá)到在后端進(jìn)行實(shí)時(shí)交通監(jiān)控的目的。下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明具體的傳輸流程如下。

2.1接收客戶端請(qǐng)求

(1)先為服務(wù)器打開socket端口；

(2)設(shè)置socket端口的參數(shù)，為防止socket端口沖突，忽略socket已經(jīng)使用；

(3)配置服務(wù)器地址，設(shè)置地址類型、服務(wù)端口、地址，并且通過(guò)相應(yīng)函數(shù)將其綁定；

(4)服務(wù)器通過(guò)調(diào)用相關(guān)函數(shù)監(jiān)聽(tīng)客戶端的socket端口；

(5)接收并創(chuàng)建子線程做相應(yīng)處理。

2.2解析請(qǐng)求

通過(guò)接受瀏覽器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)流，由讀取函數(shù)逐行讀取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的解析按照http中的格式解析進(jìn)行，判斷請(qǐng)求類型是否為stream視頻流類型。

2.3響應(yīng)客戶端請(qǐng)求

在解析到瀏覽器的請(qǐng)求數(shù)據(jù)類型是視頻流類型后，在緩沖區(qū)中首先設(shè)置http響應(yīng)頭。當(dāng)讀取到全局標(biāo)志pglobal->stop為1時(shí)，則說(shuō)明視頻采集的一幀數(shù)據(jù)結(jié)束，然后將獲取視頻數(shù)據(jù)也存在緩沖區(qū)中，接著設(shè)置好http響應(yīng)幀為未設(shè)置的數(shù)據(jù)，封裝好后發(fā)送給瀏覽器。

3交通視頻采集系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)構(gòu)建視頻服務(wù)器與web瀏覽器來(lái)完成對(duì)交通視頻的監(jiān)控。如圖1所示，服務(wù)器端分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)處理層、驅(qū)動(dòng)層、硬件層，具體組成如下：

1）應(yīng)用層：遵循h(huán)ttp協(xié)議，將視頻圖像數(shù)據(jù)的安卓標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)送給web瀏覽器；

2）數(shù)據(jù)處理層：通過(guò)獲取和控制驅(qū)動(dòng)程序得到視頻源，然后再將視頻幀進(jìn)行圖像編碼；

3）驅(qū)動(dòng)層：編寫v4l2驅(qū)動(dòng)通過(guò)調(diào)用usb攝像頭來(lái)進(jìn)行視頻采集；

4）硬件層：負(fù)責(zé)與usb攝像頭連接。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的交通視頻采集卡采用arm9s3c2440為微處理器，同時(shí)集成穩(wěn)定的cpu內(nèi)核電源芯片、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片等來(lái)確保linux系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的高穩(wěn)定性。其內(nèi)核為arm920t芯片，最高時(shí)鐘頻率為533mhz，采用298引腳的bga封裝。專用交通視頻采集卡采用專業(yè)的復(fù)位芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)cpu所需要的低電平復(fù)位，具體復(fù)位電路見(jiàn)圖2所示。

3.1網(wǎng)絡(luò)接口

交通視頻采集卡采用dm9000的網(wǎng)卡芯片，如圖3所示，它可以通過(guò)外接的網(wǎng)絡(luò)接口來(lái)自適應(yīng)10/100m網(wǎng)絡(luò)。

3.2usb接口

交通視頻采集卡由兩種usb接口組成，如圖4和圖5所示，其中一種是usbhost接口電路，它可以用來(lái)連接各種外設(shè)比如u盤等，另外一種是usbslave接口電路。

下面進(jìn)一步通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的方案進(jìn)行展示。

1嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建

1.1安裝交叉編譯器

嵌入式系統(tǒng)在一個(gè)交叉編譯環(huán)境上來(lái)進(jìn)行軟件編譯。執(zhí)行時(shí)在嵌入式平臺(tái)，而編譯時(shí)便是在宿主機(jī)。在宿主機(jī)上使用交叉編譯器來(lái)編譯源文件，然后通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)將其下載，最后執(zhí)行該軟件。以下詳細(xì)描述如何安裝交叉編譯器的過(guò)程：

1）首先下載arm-linux-gcc-4.3.2.tar到指定目錄下；2）然后打開終端運(yùn)行#tar-zxvfarm-linux-gcc-4.3.2.tar，將其解壓；3）修改環(huán)境變量，即將path添加到交叉編譯器的路徑下；4）立即讓新的環(huán)境變量開始生效；5）檢查是否已經(jīng)將路徑添加到path下面。

1.2nfs服務(wù)端的建立

networkfilesystem實(shí)現(xiàn)不同操作系統(tǒng)和不同的機(jī)器之間的資源共享，是類unix系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)文件共享的一種方式。在信息或者文件的傳輸過(guò)程中，依賴于rpc（remoteprocedurecall）協(xié)議。

1.3內(nèi)核移植

(1)下載內(nèi)核源碼；(2)解壓內(nèi)核源碼；(3)修改交叉編譯變量；(4)拷貝一份mach-smdk2440.c源文件，將其重命名為mach-min40.c；(5)修改內(nèi)核的時(shí)鐘頻率；(6)將mach-mini2440.c中smdk2440全部替換成mini2440，同時(shí)注釋掉smdk_machine_init()函數(shù)；(7)修改nand的分區(qū)信息；(8)修改機(jī)器碼；(9)配置內(nèi)核。

1.4根文件系統(tǒng)的制作

1.4.1構(gòu)建基本的目錄

構(gòu)建根文件系統(tǒng)的基本目錄root、etc、usr、dev、mnt、var等，如圖6所示。

1.4.2busybox構(gòu)建可執(zhí)行程序包

(1)下載源碼包busybox-1.13.3.tar.gz；(2)解壓后進(jìn)入目錄，運(yùn)行命令makemenuconfig；(3)修改makefile。

1.4.3修改與添加系統(tǒng)初始化腳本

目前已經(jīng)構(gòu)建好一個(gè)根文件系統(tǒng)所需要的目錄結(jié)構(gòu)，通過(guò)busybox也包含了linux系統(tǒng)下的常用命令。接下來(lái)是配置一些重要的系統(tǒng)文件。主要有以下幾個(gè)操作：(1)為系統(tǒng)進(jìn)程配置文件；(2)開始啟動(dòng)加載項(xiàng)的文件；(3)掛載文件系統(tǒng)；(4)修改用戶的環(huán)境配置的文件；(5)拷貝主機(jī)密碼到/etc文件下；(6)新建主機(jī)的文件名，使之內(nèi)容為“mini2440”。

1.4.4nfs文件系統(tǒng)測(cè)試

利用u-boot來(lái)引導(dǎo)內(nèi)核的啟動(dòng)，進(jìn)入終端則證明已經(jīng)啟動(dòng)成功。已經(jīng)制作好的根文件系統(tǒng)，只存在于主機(jī)上，僅可以通過(guò)nfs掛載。

2登陸系統(tǒng)

上述基于arm9單片機(jī)和v4l2接口的嵌入式交通視頻采集系統(tǒng)已經(jīng)基本描述完成?，F(xiàn)在檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，將系統(tǒng)進(jìn)行部署與測(cè)試。部署分為實(shí)物連接和軟件部署。先把本系統(tǒng)所涉及到的硬件設(shè)備正確的連接，然后在arm9上部署linux系統(tǒng)，接著把交通視頻服務(wù)器放到linux上運(yùn)行。通過(guò)協(xié)調(diào)軟硬件，最終在終端電腦和手機(jī)上都能夠?qū)崟r(shí)采集和監(jiān)控交通視頻。系統(tǒng)涉及到的硬件設(shè)備：專用交通視頻采集卡、網(wǎng)線、usb轉(zhuǎn)串口(作為調(diào)試接口)、鼠標(biāo)。

3軟件部署

先安裝usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)，使pc超級(jí)終端能夠與arm系統(tǒng)進(jìn)行通訊，用來(lái)調(diào)試系統(tǒng)；然后安裝usb下載驅(qū)動(dòng)，下載u-boot、內(nèi)核、根文件系統(tǒng)到專用交通視頻采集卡。之后搭建虛擬機(jī)linux的nfs，使虛擬機(jī)linux與armlinux系統(tǒng)文件共享。

3.1燒寫u-boot

將專用交通視頻采集卡開關(guān)設(shè)置為norflash啟動(dòng)。連接好連接線，打開超級(jí)終端并打開電源，燒寫u-boot。串口顯示如圖7所示：選擇功能號(hào)[f]格式化nandflash，然后選擇功能號(hào)[v]。打開dnw保證usb連接正常ok，然后點(diǎn)擊usbport/transmit/restore，之后選擇編譯的u-boot.bin。

3.2燒寫內(nèi)核

在串口中輸入選擇功能號(hào)[k],開始下載linux內(nèi)核image。打開dnw，保證usb連接正常ok，然后點(diǎn)擊usbport/transmit/restore，最后選擇編譯的image，下載和燒寫過(guò)程結(jié)束。如圖8所示：image下載完畢后，bios會(huì)自動(dòng)將image燒寫到nandflash分區(qū)中。

3.3燒寫根文件系統(tǒng)

(1)在串口中輸入選擇功能號(hào)[k],開始下載根文件系統(tǒng)；(2)打開dnw，確認(rèn)usb連接正常ok，如圖9所示：點(diǎn)擊usbport/transmit/restore，選擇之前的根文件系統(tǒng)。

3.4下載應(yīng)用程序

armlinux將/mt目錄掛載到虛擬機(jī)linux/share目錄下，通過(guò)把mjpg.tar.gz解壓，運(yùn)行視頻服務(wù)器腳本文件。

4系統(tǒng)運(yùn)行

4.1串口連接

usb串口線連接專用交通視頻采集卡與pc。確保已經(jīng)安裝完usb轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)如果安裝完成，在我的電腦->管理->設(shè)備管理->端口能夠看到新出現(xiàn)的comn。打開超級(jí)終端，按照如圖10所示配置并選擇相應(yīng)的com口連接專用交通視頻采集卡。如圖11所示啟動(dòng)專用交通視頻采集卡即可看到armlinux啟動(dòng)信息。

4.2網(wǎng)絡(luò)配置

用網(wǎng)線把a(bǔ)rm與終端pc連接。如圖12所示，配置好終端電腦的本地連接的ip為10.0.0.117，虛擬機(jī)linuxip為10.0.0.118，在超級(jí)終端上輸入ping10.0.0.117看是否網(wǎng)絡(luò)通，在超級(jí)終端上輸入ping10.0.0.118看是否網(wǎng)絡(luò)通。必須以上網(wǎng)絡(luò)都通才可以運(yùn)行后續(xù)系統(tǒng)。

4.3命令輸入

如圖13所示，在超級(jí)終端上輸入命令：cdhx./start_uvc.sh，輸完上述命令后，即可在通過(guò)本軟件系統(tǒng)在交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)采集、管理和瀏覽交通視頻。

上面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。