基于嵌入式WEB的视频服务器的设计

1．前言

　　当前的信息化时代，是一个构筑在网络基础之上的时代。基于TCP／IP协议的IP网络，像Inter－net、Intranet与Extranet等以令人惊异的不可阻挡之势发展着。而以网络为基础的数字视频监控系统是视频监控系统发展的主流，随着微处理器技术、计算机网络技术的进步，基于嵌入式WEB的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注。

　　2. 基于嵌入式WEB技术的网络视频监控系统特征及原理

　　本视频服务器具有以下的一些特征。

　　采用嵌入式实时操作系统和专用的硬件结构，无论是软件还是硬件都保证了嵌入式网络视频服务器比基于PC机的系统具有更高的实时性、稳定性和可靠性。可以方便的联动其他安全防范设备，如湿度、温度、烟感等报警器。本视频服务器使用MPEG-4视频压缩技术，与MJPEG和H.263等压缩方式比，具有压缩比高、码流小、图像质量好等优点，特别适合于Internet环境下的实时监控，并且可以节省存储空间。

　　嵌入式WEB的网络视频监控系统的主要原理是：嵌入式视频服务器采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式WEB服务器，摄像机传送过来的视频信号经高效压缩芯片压缩后，通过内部总线传送到内置的WEB服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB服务器上的摄像机视频图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。本文所述的监控系统的原理图如图1所示。

　　本系统由摄像机、嵌入式WEB服务器、传输网络和监控端组成。摄像机用来采集监控现场的视频。嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下面分别介绍。其主要功能包括：为监控端提供WEB访问页面；对监控端的访问进行有效性、安全性检查；响应监控端的请求，为监控端提供所需要的视频图像；接收监控端的控制信息，经过软硬件转换后对摄像机进行控制。每个服务器有自己的IP地址，在监控端可以通过浏览器界面访问服务器。监控端的功能则是显示现场视频，并根据需要向服务器发送视频请求以及对摄像机的控制信号。

 

　　图 1 嵌入式视频监控系统示意图

　　3. 嵌入式 WEB 服务器的硬件结构

　　嵌入式WEB服务器的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、MPEG-4音视频编码芯片、Flash芯片、SDRAM内存、以太网络接口、大容量硬盘组成。其中CPU采用MOTOROLA公司的PowerPC系列嵌入式通信处理器MPC8250。MPEG-4音视频编码芯片完成对从摄像头传送过来的视频数据的压缩和编码。根据网络带宽、拓扑结构以及对图像质量的要求，本系统选用基于MPEG-4标准的分层可扩展性编码方案。压缩后的视频数据根据需要，可以存储在大容量硬盘中，或者通过以太网进行网络传输。为了实现视频存储功能，需要采用大容量的硬盘。

 

　　图 2 嵌入式 WEB 服务器的硬件结构

　　4. 嵌入式 WEB 服务器的软件系统

　　嵌入式WEB服务器的软件设计与实现是本系统实现的关键之一，包括嵌入式操作系统与应用软件两大部分。

　　4.1 嵌入式操作系统

　　嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式LINUX操作系统，它是在根据系统需要对LINUX操作系统进行小型化裁剪与实时化的基础上实现的。使用LINUX的优势在于：其操作系统的源代码是开放的，可根据需要进行定制；系统内核小，因而对硬件的要求相对要低；支持多任务多进程，能提供较好的实时性。