隨著多媒體技術和網絡通信技術的迅速發展，視頻監控技術在國民生產生活的各個領域得到了廣泛應用。而云臺控制系統的出現為增加視頻監控系統的監控范圍、提高攝像頭的監控效率起到了巨大作用。對于云臺控制系統，參考文獻[1]提出了基于DSP芯片的云臺控制系統，參考文獻[2]提出了在Visual C++編程中利用ActiveX控件實現云臺控制的方案。但是，這些方案由于沒有現成的開發工具支持，開發周期長、成本高且開發出來的系統在網絡環境不佳時，運行不夠穩定。針對這種情況，以及ARM11微處理器具有優異的多媒體數據處理能力和高度智能化的特點，本文提出了運用Net-SNMP開發工具，通過在嵌入式ARM11平臺上移植SNMP代理的方法實現IP網上云臺的遠程控制方案。
1 基于ARM11的嵌入式視頻監控系統
    如圖1所示為典型的嵌入式視頻監控系統[3]，S3C6410處理器通過控制外圍設備進行視頻采集，并將壓縮編碼后的信號發送給監控終端。同時，嵌入式處理器通過網卡接收監控終端發送過來的云臺控制命令，按照云臺控制協議將其解碼并通過RS485端口發送給云臺，實現對云臺的控制功能。

2 系統硬件設計
    基于SNMP和ARM11的云臺控制系統的硬件部分由主控制板模塊、云臺模塊和傳輸模塊組成。
    系統硬件部分主要包括：微處理器及存儲電路模塊、電源時鐘模塊、網卡模塊和外圍接口電路模塊等[3]。DM9000網卡用于從IP網接收遠程控制命令；RS485串口用于微處理器與云臺之間的通信。Flash用于存儲各種固化程序；SDRAM用于系統運行時程序的存??； 串口RS232用于打印輸出信息和程序的調試。
2.1 主控制板模塊
    主控制板模塊(即核心控制器)S3C6410是三星公司基于ARM1176JZF-S內核構建的高性能多媒體應用微處理器，由于其內部集成了硬件編解碼單元MFC，使其在多媒體信號處理上大大優于早期的同類產品。S3C6410內部結構復雜，其內部集成有1個LCD控制器、SDRAM控制器、NAND Flash控制器、I2C總線接口和看門狗計數器等。完善的外設和667 MHz的運行頻率，使S3C6410處理器很適用于智能控制系統的開發。
2.2 云臺模塊
    云臺是一種安裝在攝像機支撐物上的工作臺，用于支撐攝像機以實現水平和垂直運動等輔助功能。一般云臺攝像機內置有解碼器，遵循云臺控制標準協議，根據外部控制信號可以對其實現控制。本系統采用3030WQ型云臺和PELCO-D云臺協議。其云臺協議如表1所示，系統硬件架構如圖2所示。

    云臺數據格式為：1位起始位、8位數據位、1位停止位，無效驗位。波特率為2 400 B/s。
    云臺的停止、左、右、上、下命令分別對應：0xff，0x01，0x00，0x00，0x00，0x00，0x01；0xff，0x01，0x00，0x04，
0xff，0x00，0x04；0xff，0x01，0x00，0x02，0xff，0x00，0x02；0xff，0x01，0x00，0x08，0x00，0xff，0x08；0xff，0x01，0x00，0x10，
0x00，0xff，0x10（這里的地址碼均設為0x01）。
3 軟件設計
    軟件設計包括嵌入式系統構建和應用軟件兩部分[4]。嵌入式系統部分按照華恒科技S3C6410用戶手冊構建，其包括了引導程序(Bootloader)、Linux內核、驅動等，軟件框圖如圖3所示。

    Bootloader、Linux內核和設備驅動程序形成基本的嵌入式運行環境，應用層軟件snmpd為SNMP代理軟件，負責接收、解碼控制命令，并將解碼后的命令通過串口RS485發送到云臺模塊，實現對云臺運動方向的控制。
3.1 Linux2.6.21操作系統定制
    本系統采用開放源代碼的嵌入式Linux2.6.21作為操作系統。首先對Linux內核進行裁剪，保留本系統所需的NAND Sevice Support、UDP協議以及串口支持、套接字、NFS文件系統等。裁剪包括并口支持、USB口支持、WLAN協議支持、SD卡支持等驅動模塊。將裁剪后的內核通過交叉編譯器編譯即可得到ARM處理器能夠運行的文件。然后再將鏡像文件通過Bootloader下載到目標板的Dataflash中。
3.2 應用程序snmpd的開發
3.2.1 Agent開發環境的建立
    由于嵌入式Linux系統的資源有限，不可能在其上運行開發和調試工具，因此，采用“宿主機即目標機”的開發形式。宿主機和目標機通過串口與網口連接。宿主機是安裝了Linux系統的PC機，在宿主機上建立交叉編譯環境，程序在宿主機上進行編譯，然后通過交叉編譯工具得到在嵌入式操作系統上運行的可執行文件。本系統采用Linux2.6.21版本作為PC機的操作系統，編譯器選用Arm-linux-gcc3.4.1版本，以Net-snmp v5.4.2作為開發工具，目標機CPU為ARM11微處理器。
3.2.2 MIB庫的擴展
    開發環境建立后，就可以進行SNMP代理軟件的開發。依據Net-SNMP開發文檔，要在SNMP代理中實現自定義的功能（云臺控制）就需要對其MIB庫進行相應的擴展。MIB文件的編寫要遵循SNMP協議中SMI部分的要求[5-6]。下面是本文編寫的實現云臺控制功能的MIB庫文件，本文將其命名為S3C6410.txt。
S3C6410-MIB DEFINITIONS ::= BEGIN
IMPORTS
TimeTicks  FROM SNMPv2-SMI
enterprises  FROM SNMPv2-SMI
OBJECT-GROUP，NOTIFICATION-GROUP FROM SNMPv2-CONF
OBJECT-TYPE, Integer32, Gauge32, MODULE-IDENTITY
FROM SNMPv2-SMI
TEXTUAL-CONVENTION FROM SNMPv2-TC；
S3C6410 OBJECT IDENTIFIER::={ enterprises 9000 }
DIRECTION  OBJECT-TYPE
SYNTAX        Integer32
MAX-ACCESS  read-write
STATUS        current
DESCRIPTION
"DIRECTION controll the directions of the camera.
    The number '0' equals the command 'stop'
    The number '1' equals the command 'left'
    The number '2' equals the command 'right'
    The number '3' equals the command 'up'
    The number '4' equals the command 'down'
    The other number equals the number '0'
"
DEFVAL { 0 }
::={ S3C6410 1 }
END
    MIB文件S3C6410.txt描述了0、1、2、3、4分別代表的涵義。即，當SNMP代理軟件（snmpd）接收到了控制端發送過來的0、1、2、3、4信息時，分別將其解釋為stop、left、right、up、down命令。
3.2.3 C代碼（框架）的自動生成和自定義功能的加入
    按照SMI規范編寫好MIB庫文件后，將MIB文件放在usr/local/share/snmp/mibs/目錄下面，并用Net-SNMP自帶的mib2c工具生成相應的C文件S3C6410.c和S3C6410.h；然后將這兩個C文件拷貝到net-snmp.5.4.2/agent/mibgroup/examples/目錄下，并在生成的S3C6410.c模板上添加需要的功能[7]。下面是主要添加和修改的部分。
    (1)依據PELCO-D云臺協議定義一維字符型數組stop、left、right、up、down。當SNMP代理接收到stop、left等命令時，就可以按照下面的定義將命令翻譯成云臺模塊可以識別的碼流。
    char stop[7]={0xff,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01};//0
    char left[7]={0xff,0x01,0x00,0x04,0xff,0x00,0x04};//1
    char right[7]={0xff,0x01,0x00,0x02,0xff,0x00,0x02};//2
    char up[7]={0xff,0x01,0x00,0x08,0x00,0xff,0x08};//3
    char down[7]={0xff,0x01,0x00,0x10,0x00,0xff,0x10};//4
    (2)打開串口并設置串口參數，SNMP代理通過串口控制云臺轉動。
    open("/dev/s3c_serial1",O_RDWR | O_NDELAY |
O_NOCTTY)//打開串口
    //設置串口參數
    tio.c_cflag = B2400 |CS8 |CREAD |CLOCAL;
    tio.c_cflag &= ~HUPCL;
    tio.c_lflag = 0;
    tio.c_iflag = IGNPAR;
    tio.c_oflag = 0;
    tio.c_cc[VTIME] = 0;
    tio.c_cc[VMIN] = 0;
    ……
    (3)在case MODE_SET_ACTION：下添加云臺控制功能。
    case MODE_SET_ACTION:
    ……
    switch(direction)
    {
    case 0://當接收到0時執行stop命令
        write(fd,stop,7);
        close(fd);
        break;
    ……
    ……
    case 640://當接收到640時啟動application
    system("exec /mnt/nand/my.application &");
        break;
    default://錯誤處理
        ……
    }
    當snmpd接收到0、1、2…時，分別向串口寫入stop、left、right…命令。
3.2.4 snmpd的編譯、配置和移植
    (1)在net-snmp-5.4.2.1目錄下使用CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc ./configure --build=i386-linux --host=arm-none-linux-gnueabi --enable-mini-agent --disable-ipv6 --with-endianness=little --disable-manuals --disable-ucd-snmp-compatibility --enable-as-needed --disable-embedded-perl --without-perl-modules --disable-snmptrapd-subagent --disable-applications --disable-scripts --with-mib-modules="S3C6410"命令進行配置編譯選項，這里可以添加需要或者去掉一些不需要的選項。配置完成后使用make install命令進行編譯、安裝。編譯得到的snmpd比較大，但可用arm-linux-strip snmpd進行處理即可得到需要的snmpd文件。
    (2)snmpd.conf文件的配置。配置文件用于存放代理進程所需的配置信息。代理進程在初始化時訪問該文件：讀取所需的參數、地址以及啟動運行及進入循環后讀寫SNMP報文所需的其他信息。下面是本設計中縮減后的SNMP代理配置文件內容：
#    sec.name            source        community
    com2sec local        localhost        public
    com2sec mynetwork 192.168.1.0/24    public#我的網段
在168
    為了便于測試，可以將組設置為可讀寫，如：group MyRWGroup v2c mynetwork。
    (3)移植到目標開發板。將snmpd和修改后的snmpd.conf文件移到宿主機的Windows下。啟動目標板，將snmpd文件上傳到目標板/usr/sbin目錄下(需要將訪問


權限更改為可執行)，將snmpd.conf文件上傳到/usr/local/share/snmp/下(不存在的目錄先要創建)。然后就可以啟動snmpd了。
4 系統測試
    測試環境為：內線速率為10 Mb/s的局域網Intranet；控制終端采用戴爾Vostro230型PC機（主頻2.7 GHz，內存2 GB，Windows XP操作系統，IP地址：24.84.58.129）。為了方便測試，控制軟件采用ManageEngine-MibBrowser軟件，ARM11板IP地址設為24.84.58.224。
    在系統搭建完成后，啟動ARM板，同時在控制端PC機上打開ManageEngine-MibBrowser軟件，并加載MIB文件。設置好相關參數后，向ARM板分別發送控制命令1（左）、2（右）、3（上）、4（下）、0（停止）。
    實驗表明，該方案能夠在IP網絡上穩定可靠地實現對云臺的遠程控制功能，效果非常好。
    本文將先進的嵌入式技術與SNMP協議相結合，通過MIB擴展和SNMP移植，成功地在ARM11平臺上實現了對云臺的遠程控制，并給出了運用Net-SNMP工具實現云臺控制功能的詳細方法。該方案不僅新穎，而且穩定可靠，開發周期短，具有很高的市場應用價值。目前，該方案已在某單位網絡管理系統的視頻監控模塊中得到運用。
參考文獻
[1] 權立偉，石江宏，薛財鋒.IP視頻監控系統中云臺控制模塊的設計與實現[J].電子技術應用，2006(11)：86-88.
[2] 豐洪才，鄧華來，劉年波.用ActiveX控件實現對云臺和鏡頭的遠程控制[J].計算機應用研究，2004，30(6)：234-236.
[3] 馮麗芳，孫俊，周俊華，等.基于ARM9的網絡視頻監控系統實現[J].電力自動化設備，2006，26(10)：95-98.
[4] 郭巧云，許雪梅，李岸，等.基于ARMl l的無線視頻監控系統的設計[J].計算機測量與控制，2010，18(8)：1786-1789.
[5] 尼秀明，徐佩霞，徐佩霞.SNMP擴展代理的快速實現及擴展技巧[J].計算計工程，2002，28(9)：124-126.
[6] 陳娟，崔燦，凌云，等.SNMP擴展代理的實現[J].計算機工程，2005，31(13)：231-233.
[7] 黃俊飛，廖建新.Tru64 UNIX中SNMP的實現與擴展[J].計算機工程與應用，2003(5)：169-171.