基于FPGA的视频图像网络传输系统

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lujiadong930
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伴随着社会财富的增长和社会复杂度提高,安防问题越来越引起人们的注意,而实时的现场视频监控系统成为解决安防问题中重要的手段之一。而计算机技术以及网路技术的发展使得视频监控系统由模拟图像数据信号进入到全数字化时代,同时也使得监控系统的信号传输更加多样化,网络视频信号的传输也应用到远程的安防视频监控中。视频信号的网络传输作为网络视频监控系统的重要组成部分,直接影响到了整个视频监控系统中采集端与显示端连接的稳定性和数据传输的完整性,同时也在一定程度上决定了显示端显示的实时性。因此本文设计了一种基于FPGA硬件平台以及μClinux嵌入式操作系统的视频图像网络传输系统。本系统采用了SOPC (System on a Programmable Chip,可编程片上系统)技术,利用了FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)设计理念,同时在NiosⅡ中移植了μClinux嵌入式操作系统,采用软硬件结合的设计方法,在局域网中,利用TCP/IP网络传输协议实现了采集端获得的实时图像数据进行网络传输到显示端进行显示的视频图像网络传输系统。与传统的视频传输系统相比较,该系统在FPGA上搭建了一个灵活的嵌入式硬件系统,将CPU以及相关的硬件接口IP核集成在一块芯片上,完成传输系统的采集和显示端的网络传输功能的相关硬件平台设计。因此本系统具有很高的集成度、便携性和很强的可扩展性。在移植到NiosⅡ中的μClinux操作系统中,利用TCP/IP网络传输协议实现了视频图像数据的传输功能,使得使得图像数据的传输更加稳定和可靠。同时利用路由器能够将一个现场视频图像采集端同时与多个连接在该路由上的图像接收显示端进行通信,从而可以进一步扩大视频监控的范围。在网络传输系统的图像采集前端,还添加了使用纯硬件语言描述实现两路视频采集数据画中画处理功能的模块,使得网络传输的视频图像数据更加多样化,以满足不同用户对于前端图像显示的要求。而且硬件画中画图像数据处理的实现比NiosⅡ中进行处理具有更好的速度和稳定性。本文主要介绍了系统的实现原理和主要功能,设计中主要的硬件模块,以及在μClinux嵌入式操作系统中的网络编程等关键技术。通过对最后建立的工程进行测试,验证了本文所提出的设计方案的可行性。
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