无线语音通信及视频监控系统设计

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1、门禁语言识别及视频监控系统硬件方案设计欧志彬江苏大学京江学院，J金属材料12014121161016摘j要针对目前门禁监控系统只有视频监控而缺少语言通信的现状，提出了一种基于ARM的无线语言通信及视频监控系统的设计方案。该系统采用自适应差分脉冲编码调制算法进行语音编码压缩，采川离散余弦变换算法对视频数据进行编码压缩，采川TCP/TP协议，通过无线局域网进行数据传输。测试结果表明，该系统不仅实现了视频监控及语音实时通信,且性能可靠，成本低。关键i司视频监控；语音通信；语音广播；自适应差分脉冲编码调制；离散余弦变换引言：随着电子技术与计算机技术的发展，视频监控主要经历

2、了3个发展阶段：本地模拟视频信号监控、基于PC的数字化视频监控、基于嵌入式的网络数字视频监控。本地模拟视频信号监控系统由于结构复杂，可扩展性差，容易受现场条件限制，逐渐被淘汰。基于PC的数字化视频监控系统采用网络传输，不受布线限制，能够实现远距离传输，可靠性也大大提高，但其前端视频信号采集、压缩和通信结构复杂，成木高，难以应用于灵活性要求高的环境。基于嵌入式的网络数字视频监控系统将摄像机输出的模拟视频信号通过嵌入式视频编码器直接转换成IP数字信号，性能更稳定，且便于安装、维护，易于实现系统的模块化设计，但目前的监控系统只有视频监控，缺少语音通信。鉴此，本文提出了一

3、种基于ARM的无线语音通信及视频监控系统设计方案。1系统总体设计棊于ARM的无线语音通信及视频监控系统由监控终端和监控屮心组成。监控终端位于监控现场，采用ARM9系列芯片S3C2440嵌入式微处理器作为核心处理器，由CMOS摄像头、语音芯片、TP—Link无线网卡等组成。监控终端完成音频信号的釆集与编解码、视频信号的采集与编码、数据的无线传输等功能。监控中心是一台连入局域网的PC机，负责整个系统的协调与控制，完成与监控现场进行点对点语音通信、视频监控、报警处理等功能。2系统硬件设计系统硬件主要分为核心板和外围扩展电路板2个部分。核心板主要包括2MBNORFLASH

4、、256MBNANDFLASH、64MBSDRAM、晶振、电源；外围扩展电路主要包括摄像头模块、USB接口、LCD显示模块、音频模块、摄像尖辅助照明模块等，如阁1所示。电源模块LCD显示模块时钟模块图1无线语音通信及视频监控系统硬件结构3.1视频监控在ARM端，视频压缩采用C++语言实现。在S3C2440

5、Aj部的camera接门有2个DMA通道：预览DMA、编码DMA。这2个DMA在AHB总线上是分离的，可以同时独立运行。预览DMA通道支持预览缩放、镜像、RGB格式输出，编码DMA通道支持视频模块的镜像、旋转、YCrCb格式，支持服务器对视频压缩比的设置。摄像头

6、P通道采集的图像格式设为RGB5:6:5,为了调试方便，调用Display_Cam_Image()函数在LCD屏上输出预览图像。由于P通道预览视频比较简单，直接在驱动函数视频中断线程中完成。摄像头C通道采集的阁像格式为YCrCb420。对c通道YCrCB格式的数据进行处理，首先需要将该数据从内核中提取出来，传递到应用程序开辟的空间中；然后采用基于离散余弦变换(DiscreteCosineTransform,DCT)的视频压缩算法对YCrCb格式的数据进行压缩，流程如图3所示。3.2音频通信音频数据的采集和播放分别用Record()和Display()函数实现。音频

7、的循环采集和播放是由DMA实现的，但音频编码和解码是由CPU实现的，CPU占用率较高，因此，将解码和编码放在2个线程中执行。采用ADPCM算法压缩采集到的音频信号。语音通信流程如图4所示。图像捕获线程阁3视频监控流程阁4语音通信流程3.3Socket通信的实现(1)控制命令和重要数据的传输釆用基于TCP的流式套接字编程。(2)语咅、视频数据帧的传输采用基于UDP的数据报套接字编程。4系统测试将3个装载同样系统与程序的监控终端，通过TP—Link、无线路由与PC机组成一个局域网，再为3个系统分配不同的IP地址，进行如下测试：(1)选择对3个监控终端进行视频监控，可以

8、观察到PC机上显示的视频图像较清晰流畅。(2)选择对3个监控终端进行点对点语音通信，可通过耳麦与监控终端进行较清晰的语音通信。(33)选择语音广播功能，PC机与所有监控终端同时通信，监控终端可以通过耳机听到PC机控制人员发出的语音命令。5结语基TARM的无线语音通信及视频监控系统采用嵌入式WindowsCE操作系统进行音视频的采集，对数据进行压缩处理后，采用TCP/IP协议，通过无线局域网将数据传输给监控PC机。测试结果表明，该系统实现了清晰的语音通信和流畅的视频图像监控，具有集成度高、可靠性好、成本低的优点，可满足复杂环境下的监控要求。参考文献：[1]韩观振.基

9、于ARM的