基于ARM的视频记录系统的设计

摘 要：本文提出了一种基于ARM9和嵌入式Linux的视频记录系统的设计方案，文中对视频循环记录系统的设计进行了说明，视频记录系统可以有效的完成自动的循环记录，不存在丢帧情况，可实现全天候的对监控现场进行无缝监控。

关键词：ARM；视频记录；系统设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.236

0 前言

基于嵌入式的视频记录系统相比传统的模拟视频记录系统，具有体积小、成本低、稳定性高、实时性好、安装简便、低功耗等优点。而如今我国公共设施建设如火如荼，视频监控的市场很大。嵌入式技术的迅速发展使得视频记录功能在嵌入式产品中的实现变得可能，不管是公共安防还是各种生产制造环节的安全监控，或是交通监控。具有广阔的发展前景。

1 循环记录系统开发平台的建立

1.1 视频记录系统硬件结构

基于ARM的视频记录系统，相对其他实现方式，具有不少的优点，硬件方面构建简单、成本低廉，功耗不大，在成本和功耗有求的场合下更加实用。本系统的在硬件方面主要以嵌入式主控芯片为核心，在其增加了视频记录系统所必不可少的视频采集单元和存储单元，构成了基于ARM的视频记录系统主要结构。本系统开发平台选用了天嵌科技的开发板TQ2410，该开发板中的主控制芯片采用的是三星公司的ARM9 S3C2410，板上有留有充分的外接口符合本视频记录系统的要求，可以外接USB摄像头作为视频采集单元，使用方便， 本系统采用16G Kingston SD Class9的 SD卡存储器及其接口电路作为视频记录系统的存储单元。

1.2 视频记录系统软件平台

嵌入式系统的软件开发采用交叉编译调试的方式，一般过程就是，先在宿主机上建立嵌入式系统开发环境，采用交叉编译器把Bootloader编译完成，烧写编译后的映像文件到嵌入式设备；然后在依据嵌入式控制系统的控制需求，宿主机上进行嵌入式Linux内核的编译和剪裁，成功之后，将完成编译修剪的内核映像文件烧写到开发板的存储器当中；最后对根文件系统进行编译，再一次烧写编译后根文件系统映像文件到开发板。本系统的嵌入式Linux操作系统通过在外储单元SD卡中烧写superboot，之后把引导程序Uboot移植到Nand Flash中，然后移植版本内核，本系统采用的是Linux 2.6.38。Linux内核移植的过程并不复杂，最主要的目的就是针对嵌入式平台上的的特定的硬件和实际的应用需求，合理地修改linux内核。如视频系统的视频采集是采用的USB摄像头，以及视频存储是采用SD 存储卡，要用到串口、网络应用调试程序，所以在移植内核时需要对USB设备、SD卡等设备驱动进行配置修改。根文件系统里存放了嵌入式操作系统所必需的多种文件、脚本、工具软件。其移植内容包括；根文件系统目录的建立、各个子目录下文件的添加、文件系统映像的制作。

2 循环记录系统软件设计

本系统的循环视频记录功能是通过多文件存储的方式实现的，也就是先预定存储视频文件的大小，然后每记录一帧视频后就对视频文件大小检测一次，如果视频文件大小等于预定文件大小时，就重新建立另一个视频文件，就这样视频信息通过多个视频文件持续记录下来。

一直到所有的视频文件即将存满SD时，就开始查询记录时间最早的视频文件，找到后，覆盖处理该视频文件，以新的视频文件名称来命名，视频的循环记录就是这样实现的。

循环视频记录系统的软件设计，大致分三个部分。

（1）视频采集。通过摄像头对视频进行采集，才能获得视频文件。采集视频前，要先配置嵌入式Linux内核，要在内核中编译USB设备驱动和V4L2驱动。包括以下步骤：

1）开启USB摄像头；2）设置摄像头属性（音频或视频输入和视频制式设置等）；3）设置视频数据格式；4）实现视频输入及输出；5）循环录制视频；6）关闭USB摄像头。

视频采集流程如图1所示。

（2）视频封装。首先建立一个后缀名.AVI 的文件，为方便视频文件的查询和检索，将视频文件命名为“年/月/ -时间.avi”。其次设置“年/月/ -时间. AVI ”文件的信息，设置信息内容包括视频图像宽、高、视频压缩方式、视频帧率等信息。然后将采集到的视频流数据写入到“年/月/ -时间. AVI ”文件中，每次写一帧。最后不断刷新文件信息，每写完一帧，更新文件信息，包括文件长度、位置等信息，完成AVI视频文件的封装。

（3）循环记录。本系统的循环视频记录功能是通过多文件存储的方式实现的，也就是先预定存储视频文件的大小，然后每记录一帧视频后就对视频文件大小检测一次，如果视频文件大小超过预定文件大小时，就重新建立另一个视频文件，就这样视频信息通过多个视频文件持续记录下来。循环记录程序流程如图2所示。

3 结束语

本系统实现的循环视频记录系统可用于各行各业无人值守的场合，且能够实现循环记录视频，减少人为干预。系统的设计从实际出发，以实现循环视频记录为目的，主要实现视频的采集、视频封装、视频的循环记录功能，该监控系统具有较高的稳定性和可靠性，节省人力同时又能确保安全，因此具有很广阔的应用前景。

参考文献：

[1]林北洪.基于ARM的循环视频记录器设计[D].电子科技大学，2013（05）.

[2]于剑锋.嵌入式系统软件开发环境的建立[J].机电产品开发与创新，2010（11）.