本文設計的嵌入式網絡攝像機系統是壹個基於互聯網的實時視頻網絡傳輸系統。主要設計目標是實現遠程端采集的實時視頻信息的壓縮編碼，並利用嵌入式系統模塊實現TCP/IP協議，通過互聯網進行傳輸，使接收端系統能夠從網絡上接收實時視頻並再次展現給用戶。
整個系統的硬件平臺主要由嵌入式處理器模塊、視頻采集模塊、視頻AD轉換芯片、視頻壓縮模塊、電源時鐘模塊、以太網接口芯片、Flash、SDRAM等組成。
1.1嵌入式控制器的嵌入式控制器模塊是整個系統的控制管理核心，主要功能是實現整個系統的控制和調度管理。我們選擇的主控芯片是S3C2510A，是三星生產的基於以太網應用系統的高性價比16/32位RISC微控制器，內含ARM設計的低功耗高性能ARM940T內核。內置兩個10/100Mbps以太網控制器；6個DMA通道；6個32位定時器；64個可編程I/O端口；2高速UART；此外，還有中斷控制器、DRAM/SDRAM控制器、ROM/SRAM和FLASH控制器、系統總線仲裁器和外部存儲器控制器。
1.2視頻采集模塊視頻采集由前端高速攝像頭實現。本系統采用discover系列的dis-822C集成攝像機，這是壹種專用於監控的彩色攝像機。具有22倍光學變焦和220倍數碼變焦，可在低照度下正常工作，自動對焦能力強，還具有電子自動快門和白光平衡的特點。高速攝像頭將采集到的模擬數據送到視頻A/D轉換芯片進行視頻解碼。最後，將獲得的視頻數字信號輸入視頻壓縮芯片。
1.3視頻壓縮模塊該模塊采用專用的音視頻壓縮編碼芯片G07007SB來完成音視頻壓縮功能。G07007SB是美國WIS公司最新推出的壹款多格式音視頻壓縮編碼芯片。G07007SB獨特的編碼結構可以靈活編碼符合ISO/ITU標準的音視頻，支持的輸出格式包括MPEG-4、MPEG-2、MPEG-1、H.263和用戶自定義格式。
1.4視頻網絡發送模塊該模塊主要是將音視頻壓縮模塊處理後的視頻流通過S3C2510A打包生成UDP包或RTP包，然後通過RJ45接口發送到網絡。這裏選用的網絡接口芯片是Realtek公司的RTL8201BL，是壹款具有l0M/100Mps自適應功能的以太網收發控制器，是目前應用最廣泛的網絡接口芯片。
1.5 PTZ鏡頭控制模塊需要PTZ解碼器對來自嵌入式控制器和遠程客戶端的控制信號進行解碼，並將來自軟件的控制信號轉換為實際的動作電平信號。
1.6電子情報板電子情報板采用LED發光管，可自動調節亮度，動態視距達到200米。可以全天候及時向駕乘人員傳達超速情況、路況信息和特殊氣候條件，凸顯高速公路的服務功能。
2軟件設計
嵌入式操作系統是嵌入式系統的重要組成部分，它為應用程序的開發提供了軟件平臺。這裏選擇uClinux作為整個系統的開發平臺。基於uClinux的開發資源豐富，有助於構建強大復雜的大型系統。其他功能模塊構建在Linux操作系統上，包括視頻采集與預處理模塊、MPEG4-4編碼模塊、RTP/ RTCP協議傳輸模塊、雲臺控制模塊等。下面重點介紹視頻數據傳輸模塊和速度檢測模塊的設計。
2.1數據傳輸基於RTP/RTCP的MPEG-4視頻傳輸過程是:在服務器端，將MEPG-4視頻流分別封裝上RTP頭、TCP頭和IP頭，形成相應的IP包，然後將IP包通過互聯網發送到接收端。客戶端接收端收到IP包後，逆序提取RTP頭和視頻數據，將視頻數據放入緩沖區，供解碼器根據RTP頭中的序列號解碼輸出。
2.1.1視頻數據封裝要在網絡中傳輸視頻數據，需要對其進行封裝，並添加時間、同步等信息。
2.1.2視頻數據傳輸Linux系統通過socket編程實現數據傳輸。套接字有三種類型:SOCK STREAM、SOCK DGRAM和原始套接字。根據系統瀏覽器/服務器的網絡傳輸模型，在服務器端建立監控套接字和控制套接字。在客戶端建立套接字類型的請求套接字和控制套接字，通過TCP協議進行封裝和傳輸。
2.2速度檢測是判斷車輛是否超速的唯壹依據，所以如何獲取速度是這個系統的核心。目前高速公路超速標準對大型車和小型車的限速有不同的規定。目前判斷車輛類型的算法有很多，有的是基於車牌的顏色，有的是基於車輛的長度。這裏，後者用於識別車輛類型。
該系統采用環形線圈車輛檢測器。線圈車輛檢測系統由壹個接地回路和壹個線圈檢測器組成。它在每個車道的前後各嵌入兩個線圈，其中前線圈稱為“測速線圈”，後線圈稱為“捕獲線圈”。對於線圈測速，常用的方法是分別獲取車輛進入兩個線圈的時間，減去車輛通過線圈所需的時間，配合線圈的寬度和距離，得到車速。軟件編程過程如下:①檢測線圈1的狀態變化，記錄車輛進入時間dwStart。②檢測線圈的變化和車輛是否離開標誌，記錄車輛離開線圈的時間dwEnd 1。③檢測線圈2的狀態變化，記錄車輛進入時間dw秒。(4)計算車速dbSpeed和車長dbCarLength。⑤根據車輛的類型和速度，判斷車輛是否超速，並拍下部分照片。⑥汽車離開第二線圈，拍攝全景照片。
3結論
高速公路視頻監控系統將先進的信息技術、數據通信與傳輸技術、電子控制技術和計算機處理技術綜合應用於高速公路管理系統，建立壹個實時、準確、高效、大範圍通用的高速公路綜合管理系統。本文設計並實現了壹個基於ARM和Linux的視頻監控系統。目前，該系統已應用於某高速公路路段的監控，達到了設計要求，取得了良好的應用效果。