基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，包括安森美圖像傳感器，采集圖像視頻信息并將信息通過FMC子板上傳給Zedboard開發(fā)板，Zedboard開發(fā)板的HDMI_IN接口從FMC子板上獲取圖像數(shù)據(jù)，通過VTC模塊檢測視頻數(shù)據(jù)的行場信號，并根據(jù)行場信號判斷圖像的分辨率，通過TPG模塊將圖像傳輸給DVI2AXI模塊，DVI2AXI模塊將TPG模塊輸出的圖像轉(zhuǎn)換為滿足AXI_Stream接口協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，并通過AXI_Stream接口協(xié)議傳輸至CRESMAPLE模塊，完成YUV數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，接著將YUV數(shù)據(jù)由YUV2RGB模塊轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)格式，再通過Video?DMA?IP核將圖像數(shù)據(jù)傳送至存儲(chǔ)器中供濾波處理，利用M-JPEG對圖像進(jìn)行壓縮編碼后，再經(jīng)過Web服務(wù)器發(fā)送至瀏覽器。本發(fā)明具有內(nèi)部數(shù)據(jù)總線速度快，高性能的處理器用于清晰圖像處理，高性能的Web服務(wù)器，處理和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像視頻監(jiān)控作為安防系統(tǒng)的一個(gè)重要元素，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防、工業(yè)、交通、能源、信息技術(shù)以及日常生活等領(lǐng)域，并發(fā)揮著極其重要的作用。尤其是日常生活中，個(gè)人可以搭建屬于自己的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與推廣，前端一體化、視頻數(shù)據(jù)數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化已經(jīng)成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向。
[0003]目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用基于PC機(jī)加上視頻采集卡的方案，此方案網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，但由于PC無法適合長期連續(xù)工作，因此存在系統(tǒng)穩(wěn)定性低的缺點(diǎn)，這會(huì)降低整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的性能。鑒于這種弊端，另外是使用基本的嵌入式Web服務(wù)器的視頻圖像采集方案。與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控以體積小、成本低、穩(wěn)定性高、適用于多重復(fù)雜工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用與發(fā)展前景，已經(jīng)成為當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流。
[0004]基于嵌入式Web服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控原理:在DPS或ARM等高性能Soc平臺(tái)上，將攝像頭等傳感器采集的圖像或視頻編碼壓縮，通過內(nèi)部總線傳送到內(nèi)置的Web服務(wù)器。用戶可以直接使用瀏覽器，獲取Web服務(wù)器上的圖像信息，還可以對攝像頭等傳感器進(jìn)行控制。
[0005]市場上這種內(nèi)置Web服務(wù)器的嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像頭產(chǎn)品有很多，其能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)傳到內(nèi)置的Web服務(wù)器中供用戶查看。但是這些產(chǎn)品大都性能不強(qiáng)，無法處理高清晰的視頻和圖像，Web服務(wù)器也不能同時(shí)處理多個(gè)接入的請求，并且處理速度比較慢，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。因此本發(fā)明提出基于Zynq-7000實(shí)現(xiàn)的圖像視頻監(jiān)控方案。
[0006]Zynq-7000是基于Xilinx全可編程的可擴(kuò)展處理平臺(tái)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在單芯片內(nèi)集成了具有豐富特點(diǎn)的雙核ARM Cortex-A9多核處理器的處理系統(tǒng)(Processing System,PS)和 Xilinx 可編程邏輯(Programmable Logic, PL)。雙核 ARM Cortex_A9 多核 CPU 是 PS 的“心臟”，它包含片上存儲(chǔ)器、外部存儲(chǔ)器接口和一套豐富的I/O外設(shè)。Zynq-7000中的PL采用了 Xilinx7系列的FPGA技術(shù)，用于擴(kuò)展功能，以滿足特定的功能需求。
[0007]Zynq-7000作為首款將高性能ARM Cortex A系列處理器與高性能FPGA在單芯片內(nèi)緊密結(jié)合的產(chǎn)品，與其他獨(dú)立ARM Cortex-A9與Xilinx FPGA在單板上相比，其可具有如下優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)成本降低；設(shè)計(jì)整體功耗降低；設(shè)計(jì)體積減少；設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)降低；設(shè)計(jì)更靈活。為了實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，XiIinx在設(shè)計(jì)Zynq-7000時(shí)不僅要將不同工藝特征的處理器和FPGA融合在一個(gè)芯片上并保證其良品率，更要設(shè)計(jì)高效的片內(nèi)高性能處理器與FPGA之間互聯(lián)通路。該互聯(lián)通路通過AXI總線來實(shí)現(xiàn)，AXI是一種總線協(xié)議，該協(xié)議是ARM公司提出的AMBA協(xié)議中最重要的部分，是一種面向高性能、高帶寬、低延遲的片內(nèi)總線，滿足超高性能和復(fù)雜的片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。AXI是保證片內(nèi)和片上互聯(lián)高速通信的基礎(chǔ)。Zynq-7000的內(nèi)部設(shè)備都有AXI接口，通過AXI總線協(xié)議，內(nèi)部設(shè)備可以進(jìn)行高速低延遲的通信，即ARM和FPGA可以保證高速的數(shù)據(jù)傳輸。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，它具有內(nèi)部數(shù)據(jù)總線速度快，高性能的處理器用于清晰圖像處理，高性能的Web服務(wù)器,處理和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，包括安森美圖像傳感器，所述安森美圖像傳感器采集圖像視頻信息并將信息通過FMC子板上傳給基于Zynq-7000的Zedboard開發(fā)板，所述Zedboard開發(fā)板上集成雙核ARM Cortex_A9處理器的處理系統(tǒng)Processing System和 Xilinx 可編程邏輯 Programmable Logic ;所述 Zedboard 開發(fā)板的 HDMI_IN 接口從 FMC子板上獲取圖像數(shù)據(jù)，通過VTC模塊檢測視頻數(shù)據(jù)的行場信號，并根據(jù)行場信號判斷圖像的分辨率，通過TPG模塊將圖像傳輸給DVI2AXI模塊，所述DVI2AXI模塊將TPG模塊輸出的圖像轉(zhuǎn)換為滿足AXI_Stream接口協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，并通過AXI_Stream接口協(xié)議傳輸至CRESMAPLE模塊，完成YUV數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，接著將YUV數(shù)據(jù)由YUV2RGB模塊轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)格式，當(dāng)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，再通過Video DMA IP核將圖像數(shù)據(jù)傳送至存儲(chǔ)器中供濾波處理，濾波處理完成后的圖像或者不需要濾波的圖像，通過LogicCVC IP核輸出至HDMI/DVI接口芯片完成顯示，利用M-JPEG對圖像進(jìn)行壓縮編碼后，再經(jīng)過Web服務(wù)器發(fā)送至瀏覽器。
[0011]所述通過TPG模塊將圖像傳輸給DVI2AXI模塊，如果有外部圖像輸入，則將外部圖像采集后輸出至DVI2AXI模塊；如果沒有外部圖像輸入，則自行產(chǎn)生1080P的測試圖像輸出至DVI2AXI模塊。
[0012]所述濾波處理，如果上層指令為軟件濾波，則雙核ARM Cortex-A9處理器的處理系統(tǒng)Processing System從內(nèi)存中讀取圖像數(shù)據(jù)完成濾波后在存儲(chǔ)回內(nèi)存中；如果上層指令為硬件濾波，則Xilinx可編程邏輯Programmable Logic中的硬件Sobel濾波模塊通過AXIInterconnect — AXI_HP從DDR3存儲(chǔ)器中獲得圖像數(shù)據(jù)，完成濾波處理后，再存儲(chǔ)回DDR3存儲(chǔ)器中。
[0013]所述Zedboard開發(fā)板上配備了 LPC FMC插槽，所述LPC FMC插槽與FMC子板連接，所述LPC FMC插槽與HDMI_IN接口連接。
[0014]所述雙核ARM Cortex_A9處理器的處理系統(tǒng)Processing System與Xilinx可編程邏輯Programmable Logic之間的連接接口為三個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣,其中一個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣接到AXI_GP端口，另外兩個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣接到 AXI_HP 接 口。
[0015]所述接到AXI_GP端口的AXI Interconnect互聯(lián)矩陣會(huì)通過AXI Lite連接到所有硬件外設(shè)，作為雙核ARM Cortex_A9處理器的處理系統(tǒng)Processing System訪問外設(shè)寄存器的通道。
[0016]所述另外兩個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣分別是視頻輸入輸出硬件模塊,通過AXI_HP訪問存儲(chǔ)器設(shè)備，以及圖像硬件Sobel濾波硬件模塊，通過AXI_HP訪問存儲(chǔ)器的連接。
[0017]所述Web服務(wù)器包括認(rèn)證模塊，所述認(rèn)證模塊接收瀏覽器的連接請求，并與請求處理模塊建立連接關(guān)系，所述請求處理模塊包括處理選擇模塊，所述處理選擇模塊接收瀏覽器的HTTP請求，[0018]如果是動(dòng)態(tài)請求就利用CGI動(dòng)態(tài)處理模塊進(jìn)行處理，先調(diào)用消息頭處理模塊的函數(shù)處理請求，初始化并填寫CGI環(huán)境變量，然后執(zhí)行CGI函數(shù)，等待執(zhí)行結(jié)果，最后根據(jù)CGI規(guī)范解析返回的結(jié)果，生成響應(yīng)信息，填寫在相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，返回給處理選擇模塊，返回給瀏
兄器；
[0019]如果是靜態(tài)請求就利用靜態(tài)頁面處理模塊進(jìn)行處理，根據(jù)已解析的HTTP請求，首先調(diào)用消息頭處理模塊的函數(shù)處理請求，然后查詢內(nèi)存中的靜態(tài)頁面鏡像，并生成相應(yīng)信息，填寫在相應(yīng)結(jié)構(gòu)體重，返回給處理選擇模塊，返回給瀏覽器。
[0020]所述安森美圖像傳感器用于采集圖像和視頻信息；
[0021]所述FMC子板用于搭載安森美圖像傳感器,并和Zedboard開發(fā)板相連；
[0022]所述Web服務(wù)器用于為客戶使用瀏覽器提供信息瀏覽的服務(wù)器；
[0023]所述瀏覽器用于訪問Web服務(wù)器，獲取所需要的信息，比如圖像信息。
[0024]所述認(rèn)證模塊用于主要完成Web服務(wù)器的初始化、被動(dòng)連接建立和參數(shù)設(shè)定等功能。該模塊創(chuàng)建連接狀態(tài)表，監(jiān)聽TCP80端口，為接收到的連接請求創(chuàng)建任務(wù)，最后檢測各連接狀態(tài)，如產(chǎn)生錯(cuò)誤，則關(guān)閉連接或重啟服務(wù)器。
[0025]所述內(nèi)存頁面用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，此處主要存儲(chǔ)圖像信息。
[0026]所述消息頭處理模塊用于根據(jù)由處理模塊傳遞來的不同的請求頭和總體頭，按照HTTP協(xié)議要求進(jìn)行處理，并將結(jié)果返回給請求處理模塊。
[0027]所述外部CGI程序模塊用于根據(jù)用戶提交的信息在服務(wù)器端進(jìn)行相應(yīng)處理，并將信息返回給用戶。
[0028]所述請求處理模塊用于接受HTTP請求、解析HTTP請求、進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證、選擇處理模塊、生成響應(yīng)信息和發(fā)送響應(yīng)。先調(diào)用消息頭處理庫模塊的函數(shù)處理請求，初始化并填寫CGI環(huán)境變量，然后執(zhí)行CGI函數(shù)，等待執(zhí)行結(jié)果。最后根據(jù)CGI規(guī)范解析返回的結(jié)果，生成響應(yīng)信息，填寫在響應(yīng)結(jié)構(gòu)中，返回給處理選擇子模塊。靜態(tài)頁面處理子模塊:根據(jù)已解析的HTTP請求，首先調(diào)用消息頭處理庫模塊的函數(shù)處理請求，然后查詢內(nèi)存中的靜態(tài)頁面鏡像，并生成相應(yīng)信息，填寫在相應(yīng)結(jié)構(gòu)體中，返回給處理選擇子模塊。
[0029]所述處理選擇模塊用于根據(jù)不同的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)請求，選擇不同的處理模塊。
[0030]所述CGI動(dòng)態(tài)處理模塊用于用戶動(dòng)態(tài)請求訪問數(shù)據(jù)的處理。
[0031]所述靜態(tài)頁面處理模塊用于用戶靜態(tài)請求訪問數(shù)據(jù)的處理。
[0032]本發(fā)明的有益效果:
[0033]I經(jīng)測試，如果用Zynq-7000中單個(gè)的ARM Cortex_A9處理器完成高清圖像的Sobel濾波時(shí)，處理器資源被100%占用，但只能每秒處理5?6幀圖像，視頻輸出時(shí)有明顯的頓挫感；切換用FPGA完成時(shí)，ARM被完全釋放，在占用不到5%的片內(nèi)FPGA資源的情況下，對于1080P圖像來說每秒能實(shí)時(shí)完成60幀的處理。因此本發(fā)明利用Zynq中FPGA部分完成高速視頻的預(yù)處理，例如膨脹、腐蝕、白平衡、濾波、多路視頻的拼接等，而ARM主要負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)運(yùn)行、復(fù)雜的控制及運(yùn)算。
[0034]2Zynq-7000的內(nèi)部設(shè)備都有AXI接口，通過AXI總線協(xié)議，內(nèi)部設(shè)備可以進(jìn)行高速低延遲的通信，即ARM和FPGA可以保證高速的數(shù)據(jù)傳輸，即內(nèi)部數(shù)據(jù)的交互不會(huì)成為速度上的瓶頸。
[0035]3圖像采集和Web服務(wù)器相結(jié)合，減少圖像傳輸?shù)絎eb服務(wù)器的時(shí)間，用戶發(fā)送請求到Web服務(wù)器，即可從內(nèi)部總線獲取到圖像信息。
[0036]4ffeb服務(wù)器使用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模塊處理相結(jié)合的方式，既可以處理靜態(tài)獲取內(nèi)存頁面，也可以通過動(dòng)態(tài)CGI在服務(wù)器端進(jìn)行相應(yīng)處理，并且Zynq-7000的高性能保證了實(shí)時(shí)性，可以同時(shí)處理較多連接請求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的整體架構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為圖1的Web服務(wù)器示意圖；
[0039]圖3為Zedboard中PS與PL接口互聯(lián)矩陣；
[0040]圖4為瀏覽器、服務(wù)器和CGI程序關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0042]高性能視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì):
[0043]Zedboard上配備了一個(gè)LPC FMC插槽，以便支持更多的擴(kuò)展子板。LPC FMC—共有160個(gè)引腳，能夠提供給用戶68個(gè)可用的單端I/O或者34對差分信號。同時(shí)Xilinx提供有視頻FMC子板，含有HDMI I/O和圖像傳感器輸入功能，同時(shí)提供安森美半導(dǎo)體圖像傳感器，基于該硬件架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)圖像視頻采集和高級視頻處理的需求。Zedboard上實(shí)現(xiàn)該方案的示意圖如圖1所示。
[0044]系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì):
[0045]數(shù)據(jù)流主要由視頻源從HDMI_IN輸入，經(jīng)過TRG、Video_MUX等模塊采集后，輸出值DVI2AXI轉(zhuǎn)化為AXI接口數(shù)據(jù)，再通過YUV2RGB模塊轉(zhuǎn)換為RGB數(shù)據(jù)，并通過TPG DMA模塊輸入至顯存中等待濾波處理。如果上層指令指示為軟件濾波，則一個(gè)ARM Cortex-A9處理器將從內(nèi)存中讀取圖像數(shù)據(jù)完成濾波后再存儲(chǔ)回內(nèi)存中；如果上層指令指示為硬件濾波，則FPGA中的硬件Sobel濾波模塊通過AXI Interconnect — AXI_HP從DDR3存儲(chǔ)器中獲得圖像數(shù)據(jù)，完成濾波處理后，再存儲(chǔ)回DDR3存儲(chǔ)器中。以下描述不同的IP核的作用。
[0046](I )PS與PL接口互聯(lián)矩陣。如圖3所示一共有三個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣作為PS與PL接口，一個(gè)接到AXI_GP端口，兩個(gè)接到AXI_HP接口。接到AXI_GP接口的互聯(lián)矩陣會(huì)通過AXI Lite連接到所有硬件外設(shè)，主要是作為ARM處理器訪問外設(shè)寄存器的通道，數(shù)據(jù)流量不高，因此采用PS部分的AXI_GP端口。另兩個(gè)AXI Interconnect分別是視頻輸入輸出硬件模塊，其通過AXI_HP訪問存儲(chǔ)器設(shè)備，以及圖像硬件Sobel濾波硬件模塊，其通過AXI_HP訪問存儲(chǔ)器的連接。每個(gè)高速視頻處理模塊都獨(dú)占一個(gè)AXI Interconnect以確保最高的傳輸效率，同時(shí)每個(gè)AXI Interconnect端口協(xié)議一致，使得每個(gè)Interconnect內(nèi)部協(xié)議轉(zhuǎn)換資源減少，總體資源不會(huì)明顯增加。
[0047](2)視頻圖像采集與輸出顯示。HDMI_IN模塊從FMC子卡上獲取到格式CrCb4:2:2的圖像數(shù)據(jù)。VTC模塊是一個(gè)能產(chǎn)生通用的視頻時(shí)序、具有檢測功能的模塊，其主要用于檢測視頻數(shù)據(jù)的行場信號，根據(jù)這些信號判斷圖像的分辨率。TPG模塊主要完成兩部分工作:當(dāng)有外部圖像輸入時(shí)，則將外部圖像采集后輸出至DVI2AXI模塊；如果沒有外部圖像輸入時(shí)，則自行產(chǎn)生1080P的測試圖像輸出至DVI2AXI模塊。DVI2AXI模塊將TPG模塊輸出的圖像轉(zhuǎn)換為滿足AXI_Stream接口協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，并通過AXI_Stream接口協(xié)議傳輸至CRESMAPLE模塊，完成4:2:2到4:4 -AYUV數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，接著將YUV數(shù)據(jù)由YUV2RGB模塊轉(zhuǎn)換成容易進(jìn)行圖像處理的原始RGB數(shù)據(jù)格式。當(dāng)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，再通過Xilinx的Video DMA IP核將圖像數(shù)據(jù)傳送至存儲(chǔ)器中供濾波處理。濾波處理完成后的圖像或者不需要濾波的圖像，通過LogicCVC IP核輸出至板上HDMI/DVI接口芯片完成顯示。
[0048](3)圖像壓縮模塊。圖像編碼壓縮，是實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡谝徊?，尚未?jīng)過壓縮編碼的視頻圖像，體積過大，會(huì)給一般的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來困難，無法保證圖像的實(shí)時(shí)性。M-JPEG是一種基于靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)JPEG發(fā)展起來的動(dòng)態(tài)圖像壓縮技術(shù)，可以生成序列化的運(yùn)動(dòng)圖像。本發(fā)明在此采用優(yōu)化的M-JPEG編碼軟件-mjpg-streamer。利用M-JPEG對圖像進(jìn)行壓縮編碼后，再經(jīng)過Web服務(wù)器發(fā)送。
[0049]Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn):
[0050]Web服務(wù)器是連接在網(wǎng)絡(luò)上提供Web訪問服務(wù)的一種設(shè)備/程序。在這里，我們要在Zedboard上運(yùn)行一個(gè)提供Web服務(wù)的程序,使得Zedboard成為一個(gè)可以提供Web服務(wù)的設(shè)備。一般來說，Web服務(wù)程序可以從網(wǎng)絡(luò)中接受HTTP請求，然后提供HTTP回復(fù)給請求者，HTTP回復(fù)中包含一個(gè)HTML文件，也可以包含文本文件、圖像或其他類型的文件。這些文件一般保持在網(wǎng)頁服務(wù)器的本地文件系統(tǒng)里，而URL和本地文件名都有一個(gè)組織結(jié)構(gòu)，Web服務(wù)器把URL和本地文件關(guān)聯(lián)起來從而提供訪問服務(wù)。
[0051]基于Zynq-7000的Zedboard上實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器,雖說Zynq-7000是高性能的ARM和FPGA的結(jié)合，能夠比其他嵌入式Web服務(wù)器具有更高的性能，但其仍具有嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，要受到處理器能力和存儲(chǔ)容量等外部條件的制約。為了在達(dá)到獲取服務(wù)器數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制的目的，必須使用戶和本地系統(tǒng)進(jìn)行交互，本設(shè)計(jì)選用最適合嵌入式系統(tǒng)的通用網(wǎng)關(guān)接口 CGI。其次，嵌入式系統(tǒng)對安全性能有較高的要求，對動(dòng)態(tài)應(yīng)用內(nèi)容的安全和驗(yàn)證是要解決的問題。
[0052]實(shí)現(xiàn)該嵌入式Web服務(wù)器主要涉及的技術(shù)有超文本傳輸協(xié)議HHTP和通用網(wǎng)關(guān)接Π CGI。
[0053](I)超文本傳輸協(xié)議。HHTP是一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議，使用TCP作為傳輸層協(xié)議，致命的HTTP服務(wù)器端口是TCP的80端口。HTTP協(xié)議消息基于ASCII文本，共有兩種類型:請求信息和相應(yīng)信息。
[0054](2)通用網(wǎng)關(guān)接口 CGI。CGI是在HTTP服務(wù)器上運(yùn)行外部程序的接口，它允許將其輸出結(jié)果經(jīng)HTTP服務(wù)器傳送給Web瀏覽器。如果沒有CGI，Web服務(wù)器就只能提供靜態(tài)的文檔和到其他頁面或服務(wù)器的鏈接，有了 CGI，程序可以在后臺(tái)進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)的操作。
[0055](3) Web瀏覽器、服務(wù)器和CGI程序的關(guān)系?？蛻舳藶g覽器通過HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器發(fā)送請求，CGI程序通過環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸入與Web服務(wù)器通信，然后通過函數(shù)調(diào)用等方法進(jìn)行系統(tǒng)操作。再將操作結(jié)果通過環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸出返回給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器再將結(jié)果通過HTTP協(xié)議送回客戶端瀏覽器，如下圖4所示。
[0056]本方案由以下幾個(gè)模塊組成，各模塊之間的關(guān)系及數(shù)據(jù)流向如圖2所示。
[0057]( I)認(rèn)證模塊。該模塊主要完成Web服務(wù)器的初始化、被動(dòng)連接建立和參數(shù)設(shè)定等功能。該模塊創(chuàng)建連接狀態(tài)表，監(jiān)聽TCP80端口，為接收到的連接請求創(chuàng)建任務(wù)，最后檢測各連接狀態(tài)，如產(chǎn)生錯(cuò)誤，則關(guān)閉連接或重啟服務(wù)器。[0058](2)請求處理模塊。該模塊主要用來接受HTTP請求、解析HTTP請求、進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證、選擇處理模塊、生成響應(yīng)信息和發(fā)送響應(yīng)。先調(diào)用消息頭處理庫模塊的函數(shù)處理請求，初始化并填寫CGI環(huán)境變量，然后執(zhí)行CGI函數(shù)，等待執(zhí)行結(jié)果。最后根據(jù)CGI規(guī)范解析返回的結(jié)果，生成響應(yīng)信息，填寫在響應(yīng)結(jié)構(gòu)中，返回給處理選擇子模塊。靜態(tài)頁面處理子模塊:根據(jù)已解析的HTTP請求，首先調(diào)用消息頭處理庫模塊的函數(shù)處理請求，然后查詢內(nèi)存中的靜態(tài)頁面鏡像，并生成相應(yīng)信息，填寫在相應(yīng)結(jié)構(gòu)體中，返回給處理選擇子模塊。
[0059](3)消息頭處理模塊。根據(jù)由處理模塊傳遞來的不同的請求頭和總體頭，按照HTTP協(xié)議要求進(jìn)行處理，并將結(jié)果返回給請求處理模塊。
[0060]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，包括安森美圖像傳感器，所述安森美圖像傳感器采集圖像視頻信息并將信息通過FMC子板上傳給基于Zynq-7000的Zedboard開發(fā)板，所述Zedboard開發(fā)板上集成雙核ARM Cortex_A9處理器的處理系統(tǒng)ProcessingSystem 和 Xilinx 可編程邏輯 Programmable Logic ;所述 Zedboard 開發(fā)板的 HDMI_IN 接口從FMC子板上獲取圖像數(shù)據(jù)，通過VTC模塊檢測視頻數(shù)據(jù)的行場信號，并根據(jù)行場信號判斷圖像的分辨率，通過TPG模塊將圖像傳輸給DVI2AXI模塊，所述DVI2AXI模塊將TPG模塊輸出的圖像轉(zhuǎn)換為滿足AXI_Stream接口協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，并通過AXI_Stream接口協(xié)議傳輸至CRESMAPLE模塊，完成YUV數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，接著將YUV數(shù)據(jù)由YUV2RGB模塊轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)格式，當(dāng)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，再通過Video DMA IP核將圖像數(shù)據(jù)傳送至存儲(chǔ)器中供濾波處理，濾波處理完成后的圖像或者不需要濾波的圖像，通過LogicCVC IP核輸出至HDMI/DVI接口芯片完成顯示，利用M-JPEG對圖像進(jìn)行壓縮編碼后，再經(jīng)過Web服務(wù)器發(fā)送至瀏覽器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述通過TPG模塊將圖像傳輸給DVI2AXI模塊，如果有外部圖像輸入，則將外部圖像采集后輸出至DVI2AXI模塊；如果沒有外部圖像輸入，則自行產(chǎn)生1080P的測試圖像輸出至DVI2AXI模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述濾波處理，如果上層指令為軟件濾波，則雙核ARM Cortex-A9處理器的處理系統(tǒng)Processing System從內(nèi)存中讀取圖像數(shù)據(jù)完成濾波后在存儲(chǔ)回內(nèi)存中；如果上層指令為硬件濾波，則Xilinx可編程邏輯 Programmable Logic 中的硬件 Sobel 濾波模塊通過 AXI Interconnect — AXI_HP從DDR3存儲(chǔ)器中獲得圖像數(shù)據(jù)，完成濾波處理后，再存儲(chǔ)回DDR3存儲(chǔ)器中。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng),其特征是,所述Zedboard開發(fā)板上配備了 LPC FMC插槽，所述LPC FMC插槽與FMC子板連接，所述LPC FMC插槽與HDMI_IN接口連接。·
5.如權(quán)利要求1所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述雙核ARMCortex~A9 處理器的處理系統(tǒng) Processing System 與 Xilinx 可編程邏輯 ProgrammableLogic之間的連接接口為三個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣，其中一個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣接到AXI_GP端口，另外兩個(gè)AXI Interconnect互聯(lián)矩陣接到AXI_HP接口。
6.如權(quán)利要求5所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述接到AXI_GP端口的AXI Interconnect互聯(lián)矩陣會(huì)通過AXI Lite連接到所有硬件外設(shè),作為雙核ARMCortex-A9處理器的處理系統(tǒng)Processing System訪問外設(shè)寄存器的通道。
7.如權(quán)利要求5所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述另外兩個(gè)AXIInterconnect互聯(lián)矩陣分別是視頻輸入輸出硬件模塊，通過AXI_HP訪問存儲(chǔ)器設(shè)備，以及圖像硬件Sobel濾波硬件模塊，通過AXI_HP訪問存儲(chǔ)器的連接。
8.如權(quán)利要求1所述的基于Zynq-7000的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述Web服務(wù)器包括認(rèn)證模塊，所述認(rèn)證模塊接收瀏覽器的連接請求，并與請求處理模塊建立連接關(guān)系，所述請求處理模塊包括處理選擇模塊，所述處理選擇模塊接收瀏覽器的HTTP請求， 如果是動(dòng)態(tài)請求就利用CGI動(dòng)態(tài)處理模塊進(jìn)行處理，先調(diào)用消息頭處理模塊的函數(shù)處理請求，初始化并填寫CGI環(huán)境變量，然后執(zhí)行CGI函數(shù)，等待執(zhí)行結(jié)果，最后根據(jù)CGI規(guī)范解析返回的結(jié)果，生成響應(yīng)信息，填寫在相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，返回給處理選擇模塊，返回給瀏覽器； 如果是靜態(tài)請求就利用靜態(tài)頁面處理模塊進(jìn)行處理，根據(jù)已解析的HTTP請求，首先調(diào)用消息頭處理模塊的函數(shù)處理請求，然后查詢內(nèi)存中的靜態(tài)頁面鏡像，并生成相應(yīng)信息，填寫在相應(yīng)結(jié)構(gòu)體重，返回給處理選擇模塊，`返回給瀏覽器。
【文檔編號】H04N7/18GK103856761SQ201410095583
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】賈智平, 凌琨, 張磊 申請人:山東大學(xué)