對圖像監(jiān)控系統(tǒng)，用戶常常提出這樣的功能需求：希望能夠監(jiān)控距離較遠的對象。這些對象有可能分布在郊區(qū)、深山，荒原或者其他無人值守的場合；另外，希望能夠獲取比較清晰的監(jiān)控圖像，但對圖像傳輸?shù)膶崟r性要求并不高,很明顯，用傳統(tǒng)的PC機加圖像采集卡的方式很難滿足這樣的需求。

在嵌入式領域，ARM9系列微處理器在高性能和低功耗方面提供了最佳的性能，因此選用ARM9嵌入式處理器S3C2440設計實現(xiàn)了一個遠程圖像光線監(jiān)控系統(tǒng)通過這個系統(tǒng)，可以遠在千里之外控制一個攝像機進行圖像采集并回傳。如果這個攝像機有一個485接口的云臺，還可以通過互聯(lián)網遠程控制攝像機的取景角度、鏡頭拉伸、聚焦等功能.

除了獲取圖像數(shù)據．系統(tǒng)還提供了多路開關控制和數(shù)據采集功能，可以連接溫度、濕度等各類傳感器和控制紅外夜視燈等其他外部設備的開關狀態(tài)。最后，通過GPRS或CDMA無線通信模塊及Internel互聯(lián)網將數(shù)據傳至任何地方

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)采用三星公司的S3C2440嵌入式處理器和arm-linux2.4.26操作系統(tǒng)；S3C2440使用ARM920T內核，主頻是400MHz；除了集成通用的串口控制器、USB控制器、A/D轉換器和GPIO等功能之外，還集成了一個攝像頭接門(CAMIF)(這個接口是遠程圖像采集的核心部分)。系統(tǒng)在S3C2440處理器的控制下，從CCD攝像機采集模擬視頻信號，然后經過編碼、DMA傳輸?shù)絻却婢彌_，接著由軟件對內存中的數(shù)字視頻數(shù)據進行壓縮和打包．最后通過通信單元將圖像以IP包的方式發(fā)送到監(jiān)控中心的服務器。整個系統(tǒng)的硬件結構原理如圖1所示

1.1 圖像采樣接口

S3C2440的攝像頭接口(CAMIF)支持ITU-R BT.601/656 YCbCr8比特標準的圖像數(shù)據輸入，最大可采樣4096×4096像素的圖像。攝像頭接口可以有兩種模式與DMA控制器進行數(shù)據傳輸：一種是P端口模式，把從攝像頭接口采樣到的圖像數(shù)據轉為RGB數(shù)據，并在DMA控制下傳輸?shù)絊DRAM(一般這種模式用來提供圖像預覽功能)；另一種是C端口模式，把圖像數(shù)據按照YCbCr4:2:0或4:2:2的格式傳輸?shù)絊DRAM(這種模式主要為MPEG-4、H.263等編碼器提供圖像數(shù)據的輸入)。上述兩種工作模式都允許設置一個剪輯窗口，只有進入這個窗口的圖像數(shù)據才能夠傳輸?shù)絊DRAM。上述過程可用圖2說明。

S3C2440的攝像機接口接收ITU標準的圖像數(shù)據，不能直接接收CCD攝像機輸出的模擬視頻信號，因此還需要1片SAA7113視頻解碼芯片。SAA7113可以輸入4路模擬視頻信號，通過內部寄存器的不同配置可以對4路輸入進行轉換，輸入可以為4路CVBS或2路S視頻(Y/C)信號，輸出8位“VPO”總線，為標準的ITU656、YUV 4:2:2格式。對SAA7113初始化需要通過I2C 總線進行，而S3C2440內部集成的I2C控制器正好可以實現(xiàn)這個過程。S3C2440的攝像機接口與SAA7113的連接原理如圖3所示。

SAA7113 的CE 引腳與S3C2440 的一個GPIO 引腳相連，這樣可以控制SAA7113的工作狀態(tài)。當無須采集圖像時，將該GPIO口輸出低電平，使SAA7113芯片處于低功耗狀態(tài)，節(jié)省電能的消耗。對照圖2和圖3可以看出，SAA7113芯片就是圖2的“外部圖像傳感器”。它向嵌入式系統(tǒng)的攝像機接口提供了采樣到的標準ITU視頻數(shù)據。這些數(shù)據經過DMA的P端口或C端口控制傳輸?shù)搅藘却?，這樣就可以在內存中對圖像數(shù)據作進一步的加工處理。

1.2 采樣接口驅動

圖像采樣接口的驅動按照Linux視頻設備驅動的模型V4L(video for Linux)編寫了SAA7113與S3C2440攝像機接口的驅動。驅動使用C端口模式與DMA進行通信。采樣1幀圖像之前，首先設置采樣圖像的分辨率和剪輯窗口大小等參數(shù)，然后設置DMA控制器訪問的視頻采樣輸出緩沖的內存地址，接著就可以通過設置S3C2440的CAMIF接口控制寄存器啟動1幀圖像的采集。當采集完1幀圖像時，CAMIF接口會自動啟動1次C端口的DMA通信，把采集的圖像數(shù)據傳到內存。傳輸結束后，會產生一個C端口的中斷，通知驅動1幀數(shù)據采樣和傳輸結束。具體來說，這個驅動需要實現(xiàn)以下功能：