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学位论文—基于嵌入式技术的智能监控系统显示模块的驱动与应用开发-—.doc
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1、信息科学与技术学院学士学位论文JIU JIANG UNIVERSITY毕 业 论 文 题 目 基于嵌入式技术的智能监控系统显示模块的驱动与应用开发 英文题目 Driven/Application Development of Display Module in Intelligent Monitoring System Based on Em- bedded Technology 院 系 信息科学与技术学院 专 业 计算机科学与技术 姓 名 唐芳杰 班级学号 信A081150 指导教师 刘华中 二一二年五月42摘 要基于嵌入式技术的智能监控系统在当今社会被广泛应用于办公以其家居和公共场所,其显
2、示模块主要以LCD屏来进行显示,LCD也被广泛的应用与手机、平板电脑等场合。系统从整个架构上可以分为硬件和软件两部分,硬件部分在系统中关注的是S3C2410开发板和LCD屏,软件部分主要是U-boot、Linux操作系统与根文件系统。驱动与应用是基于Linux内核上所进行的开发。系统主要对基于嵌入式技术的智能监控系统显示模块的驱动与应用进行开发,主要完成开发板上的Linux+ARM嵌入式系统搭建,并开发LCD驱动,还做了智能监控系统显示模块相关的服务器搭建。系统采用嵌入式Linux操作系统,在系统进行开发之前,首先需要搭建嵌入式系统开发环境。在搭建好嵌入式系统开发环境之后,再对显示模块的驱动进
3、行开发,在内核中将显示模块的驱动进行加载,然后以开发板作为服务器端搭建服务器。最后在PC机上以客户端或者在服务器端本地进行显示操作。关键字:嵌入式,智能监控系统,LCD显示屏AbstractBased on embedded technology of intelligent monitoring system in todays society is widely used in office with its household and public places, the display module mainly to LCD screen to that LCD is widely
4、applied with the mobile phone, tablet computer and so on.From the whole framework system hardware and software can be divided into two parts, hardware part of our attention is S3C2410 development board and LCD screen, software of main is U-boot, Linux operating system with root file system. Drive an
5、d application is based on the Linux kernel of the development. System mainly based on embedded technology to the intelligent monitoring system display module driver and application development, mainly on the board finish development Linux + ARM embedded system set up, and the development of LCD driv
6、e, also do intelligent monitoring system of the display module related server structures. The system uses the embedded Linux operating system, in this system before development, we first need to build embedded system development environment. In apparent embedded system developing environment, then t
7、o display module driver of development, will show in the kernel modules of the drive for loading, and then, with development board to serve as the server build server. Finally in the PC to the client on the server or local show operation. Keywords: Embedded, Intelligent monitoring system, LCD目 录摘 要I
8、AbstractII1 绪论1.1选题背景(1)1.2 选题意义(2)1.3 课题国内外研究现状(2)1.4论文主要工作(3)1.5论文结构(4)2 系统总体架构设计2.1硬件架构设计(5)2.2软件架构设计(7)2.3本章小结(8)3 硬件原理分析3.1 LCD屏工作时序分析(9)3.2 LCD控制器分析(10)3.3本章小结(12)4 驱动设计与开发4.1嵌入式ARM-Linux环境建立(13)4.2 LCD驱动结构设计(17)4.3 LCD驱动程序的开发(20)4.4 LCD设备驱动的加载(26)4.5本章小结(27)5 显示模块在系统中的应用实现5.1搭建BOA服务器(28)5.2服务
9、器端的实现(29)5.3客户端的实现(31)5.4本章小结(32)6 系统测试与维护6.1系统测试(33)6.2本章小结(37)总 结(38)致 谢(40)参考文献(41)信息科学与技术学院学士学位论文1 绪论监控系统是用于指定场景区域进行监视,并把其视频信息传递给监控者,使其能根据情况采取适当的措施。监控技术是随着计算机技术、信息技术的发展而发展的,传统的监控系统包括模拟场景监控和数字视频监控。它们都能准确地反映被监控场景的情况,满足人们对安全性的需要。而且随着计算机视觉与人工智能技术发展,新一代的智能监控技术产生了。智能监控系统采用智能监控技术,与计算机视觉进行紧密的结合,从而实现了不需要
10、人为干预,依靠计算机自动分析感知器记录的视频序列图像,对动态场景中运动目标的定位、识别与跟踪的目的,在此基础上分析和判断目标的行为,在发生异常时做出反应,它具有类似人一样的智能,能代替人完成一些监视任务1。智能化是视频监控技术的最高境界,监控系统由目视解释转化为自动解释是视频监控技术的飞跃,是安防技术发展的必然。随着先进理论的不断应用,智能监控系统将会在未来的安防领域中发挥更加重要的作用。1. 1选题背景近些年来,智能监控技术在很多方面得到了广泛的应用:(1)物业管理。据公安部2011年发布的不完全统计,60%的刑事案件为入室盗窃,对此,人民越来越关注自身家居的安全性2。而智能监控系统发展到现
11、在,只要在相关的硬件和软件便可实现。(2)交通管理。随着我国私家车的快速增长,城市交通管理也成为各大城市管理的一大难题。而智能监控系统能通过远程视频准确的了解各个街道的交通状态,从而充分利用现有的道路资源,提高交通管理的能力。(3)军事领域。我国是个幅员辽阔的大国,有着上万公里的海岸线和边界线,因此,及时的掌握边防区域的情况有着很重要的意义。通过建立智能监控系统,能提高情报获取的实时性和综合处理能力。1.2 选题意义智能视频监控系统是计算机嵌入式领域一个新兴的应用方向和备受关注的前沿课题。伴随着网络技术和数字视频技术的飞速发展,监控技术正向着数字化、智能化、网络化方向不断前进3。智能视频监控系
12、统的需求主要来自于那些对安全要求敏感的场合,如军队、银行、商店、停车场、居民小区、交通路口、商业大楼等。当盗窃、追赶、滞留等异常行为发生时,该类系统能够向保卫人员准确及时地发出警报,从而避免犯罪的发生,同时也减少了雇佣大批监视人员所需要的人力、物力与财力的投入4。1. 3 课题国内外研究现状智能视频监控系统发展了短短二十几年时间,从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控,发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天,从技术角度出发,智能视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统,到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统,到第三代完全基于IP网络视频监控系统5。第
13、一代视频监控是传统模拟闭路视频监控系统,依赖摄像机、缆、录像机和监视器等专用设备。例如,摄像机通过专用同轴缆输出视频信号。缆连接到专用模拟视频设备,如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机及视频监视器等。这存在大量局限性,有限监控能力只支持本地监控,受到模拟视频缆传输长度和缆放大器限制。有限可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量限制。录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存,且录像带易于丢失、被盗或无意中被擦除6。录像质量不高录像是主要限制因素。录像质量随拷贝数量增加而降低。第二代视频监控是当前“模拟-数字”监控系统,“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DV
14、R为核心半模拟-半数字方案,从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号,通过DVR同时支持录像和回放,并可支持有限IP网络访问,由于DVR产品五花八门,没有标准,所以这一代系统是非标准封闭系统,DVR系统仍存在大量局限,复杂布线“模拟-数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独视频缆,导致布线复杂性7。有限可扩展性DVR典型限制是一次最多只能扩展16个摄像机。有限可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点。有限远程监视/控制能力您不能从任意客户机访问任意摄像机。您只能通过DVR间接访问摄像机。 磁盘发生故障风险与RAID冗余和磁带相比,“模拟-数字”方案录像没有保护,易于丢失。第三代
15、视频监控是未来完全IP视频监控系统IPVS,全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器,并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件,可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印,而不是生成连续模拟视 频信号形式图像8。全IP视频监控系统它巨大优势是:简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络,使您能够利用现有局域网基础设施9。您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通过以太网供)。强大中心控制一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就
16、可运行整个监控系统。易于升级与全面可扩展性-轻松添加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等10。全面远程监视-任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。您也可通过中央服务器访问监视图像11。坚固冗余存储器-可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。1. 4论文主要工作(1)针对S3C2410处理器的FS2410平台设计基于嵌入式技术智能监控系统方案;(2)针对S3C2410处理器和LCD屏硬件原理开发显示模块的驱动,并将驱动加载到已经准备安装到开发板上的Linux内核中;(3)针对S3C2410开发平台
17、,构建嵌入式交叉开发环境,移植Uboot、Linux内核,创建根文件系统;(4)构建嵌入式BOA服务器,通过客户端浏览器和视频服务器的交互来实现对服务器的相关设置,在客户端用浏览器或在服务器本地进行视频显示。1. 5论文结构本论文重点介绍了智能监控系统显示模块的驱动与应用开发,包括相关硬件的原理分析、驱动设计等。全文共分六章:第1章绪论,介绍了系统的开发背景及研究现状,本文所作的工作;第2章系统总体架构,主要介绍了系统硬件和软件的组成部分;第3章主要是硬件原理分析,分析了LCD屏的发展过程与硬件结构原理;第4章驱动设计分析,主要介绍了Linux下驱动的设计及帧缓冲,及搭建环境的具体过程,然后从
18、硬件原理分析设计出相关的驱动程序;第5章系统实现,主要介绍了BOA服务器的搭建及视频流的传输过程,并将LCD驱动应用到系统当中;第6章系统测试及维护,对整个系统进行验证,看本模块的功能是否支持整个系统的所需求的功能。2 系统总体架构设计本系统的架构可以分为硬件和软件两部分,以下分别从硬件和软件两方面来进行阐述。系统总体架构如图2-1所示。系统软件硬件根文件系统Linux操作系统U-bootLCD屏FS2410应用程序驱动程序图2-1系统总体架构图2. 1硬件架构设计要完成本系统,我们就要关注本系统所要用到的硬件,在本系统中,主要用到的硬件为FS2410开发板和和TFT型LCD屏。(1)FS24
19、10开发板FS2410 采用SAMSUNG S3C2410A 微处理器,它的处理器主频为203MHz,系统采用的开发板由处理器、存储器、调试接口、I/O接口、按键、电源及其他的一些小配件组成。其硬件资源如表2-1所示。表2-1 FS2410开发板硬件资源表名称描述处理器SAMSUNG S3C2410,ARM9TDMI,主频203MHz存储器64M Bytes NAND FLASH (K9F1208)2M Bytes NOR FLASH (SST39VF1601)EEPROM (AT24C02)64M Bytes SDRAM调试接口20芯标准JTAG接口I/O接口音频接口,立体声音频输入接口(U
20、DA1341)50芯LCD接口引出了LCD控制器和触摸屏的全部信号两个标准5线串行接口,波特率高达115200bps10M网口(CS8900Q3,带发送和接受指示灯)内部实时时钟(带后备锂电池)一个USB 1.1 DEVICE接口两个USB 1.1 HOST 接口SD卡接口按键复位按键16个小按键电源开关电源供电,输入直流电压范围是712V,带电源指示灯其他一个EEPROM (AT24C02)用来验证IIC总线读写四个高亮LED一个蜂鸣器 (带使能控制的短路块)一个精密可调电阻接到ADC引脚上用来验证模数转换一个50芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口,引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、
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