嵌入式實訓報告

1、嵌入式系統(tǒng)設計實訓報告實訓報告目錄一、 任務名稱內(nèi)容1二、 題目分析1三、 系統(tǒng)平臺搭建6四、 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)7五、 心得體會14六、 參考文獻及資料151.實訓任務的名稱、內(nèi)容：在這學期期末的實訓中，我們的任務是“視頻采集圖像并實時顯示在LCD上”。具體內(nèi)容是，通過在USB接口上外接一個帶USB口的攝像頭，將采集到的視頻圖像數(shù)據(jù)放入輸入緩沖區(qū)中。然后保存成文件的形式，或者運行移植到平臺上的圖像處理程序，對緩沖的圖像數(shù)據(jù)直接進行相關處理，最后通過網(wǎng)絡接口將圖像發(fā)送到LCD上顯示。而對于我來說，分配到的任務是“攝像頭的驅(qū)動”。2.題目分析：要實現(xiàn)視頻采集，先要在系統(tǒng)平臺上運行的是linux。啟動

2、LINUX后，啟用了MMU，系統(tǒng)進入保護模式，所以應用程序就不能直接讀寫外設的I/O區(qū)域。（包括I/O端口和I/O內(nèi)存），這時一般就要借助于該外設的驅(qū)動來進入內(nèi)核完成這個工作。本系統(tǒng)中的視頻采集分兩步實現(xiàn)：一是為USB口數(shù)碼攝像頭在內(nèi)核中寫入驅(qū)動，二是要再寫入上層應用程序獲取視頻數(shù)據(jù)。我分配到的任務就是攝像頭驅(qū)動的編寫。于是先上網(wǎng)查找了資料。 查得資料：攝像頭在Linux中是如何支持的；在 Linux中，硬件的驅(qū)動程序，都是由內(nèi)核支持的；目前比較新內(nèi)核版本也集成了一些的攝像頭驅(qū)動。就是Fedora、SuSE最新版本所支持的內(nèi)核也是來自由 。所以支持也是極為正常的。內(nèi)核對硬件的支持分為內(nèi)置于和外

3、掛模塊兩種方便。對于攝像頭來說，大多是模塊支持的； 關于開發(fā)平臺：我們用的系統(tǒng)的硬件平臺采用Samsung公司的處理器S3C2410x。該處理器內(nèi)部集成了ARM公司ARM920T處理器核的32位微控制器，資源豐富：帶獨立的16 kB指令Cache和16 kB數(shù)據(jù)Cache，還有LCD控制器、RAM控制器、NAND閃存控制器、3路UART、4路DMA、4路帶PWM的Timer、并行IO口、8路 10位ADC、TouchScreen接口、I2C接口、I2S接口、2個USB接口控制器、2路SPI，主頻最高可達203 MHz。在處理器豐富資源的基礎上，還進行了相關的配置和擴展，平臺配置了16 MB，1

4、6位的FLASH和64 MB，32位的SDRAM。通過以太網(wǎng)控制器芯片DM9000擴展了一個網(wǎng)口，另外引出了一個HOST、USB接口，通過在USB接口上外接一個帶USB 接口的攝像頭。2410平臺硬件如圖所示： 實驗箱圖片：攝像頭驅(qū)動在Linux 環(huán)境下，所有的外設都被看成一類稱為“設備文件”的特殊文件，系統(tǒng)中所有硬件都可以用一個特殊的設備文件來表示。在本系統(tǒng)中，USB 攝像頭被作為一種字符設備來對待，用/dev/video0 來表示。相對于應用程序來講，硬件是不透明的，設備驅(qū)動程序屏蔽了硬件在實現(xiàn)上的細節(jié)，應用程序必須依靠相應驅(qū)動程序中定義的通信接口實現(xiàn)對硬件的操作。Video4Linux(

5、簡稱V4L)是Linux 系統(tǒng)關于視頻設備的內(nèi)核驅(qū)動程序，它為針對視頻設備的應用程序編程提供一系列接口函數(shù)。對于USB 接口攝像頭，驅(qū)動程序中提供了基本的I/O操作接口函數(shù)open、read、write、close 的實現(xiàn)，對中斷的處理實現(xiàn)，內(nèi)存映射功能以及對I/O 通道的控制接口函數(shù)ioctl 的實現(xiàn)等，并在struct 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定義了這些函數(shù)，當應用程序?qū)υO備文件進行例如read、write 等操作時，嵌入式Linux 內(nèi)核通過strcut 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)訪問驅(qū)動程序提供的函數(shù)。攝像頭驅(qū)動程序基本結(jié)構(gòu)如下：1)驅(qū)動的注冊與注銷通過在驅(qū)動程序的初始化過程中調(diào)用 register_chrdev()

6、或register_blkdev()函數(shù)來添加驅(qū)動程序并分配主設備號；通過調(diào)用unregister_chrdev()或unregister_blkdev()函數(shù)從內(nèi)核中注銷設備，同時釋放其占用的主設備號。2)設備文件的打開與釋放調(diào)用 結(jié)構(gòu)體中的open()函數(shù)打開設備；調(diào)用 結(jié)構(gòu)中的函數(shù)release()關閉設備。3)設備的讀/寫操作使用函數(shù) read()和write()完成對設備的讀和寫。4)設備的控制操作通過設備驅(qū)動程序中的函數(shù)ioctl()來完成。ioctl()的用法與具體設備密切關聯(lián)，因此需要根據(jù)設備的情況進行具體分析。5)設備的中斷和輪流查詢處理由于有些硬件設備不支持中斷，那么在對其

7、讀寫時需要輪流查詢設備狀態(tài)，以便決定是否繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳輸。如果硬件設備支持中斷，則可以按中斷方式進行操作。以上這寫就是查到的資料三、系統(tǒng)平臺搭建嵌入式系統(tǒng)的硬件資源少，不宜直接把Linux作為操作系統(tǒng)，要針對具體的應用對嵌入式linux進行裁剪，使整個系統(tǒng)能夠存放到容量較小的FLASH中。Linux的動態(tài)模塊加載，使 Linux的裁減極為方便，高度模塊化的部件使添加非常容易。嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)采用交叉編譯調(diào)試的方式。交叉編譯調(diào)試環(huán)境建立在宿主機上，對應的開發(fā)板叫做目標板。通常宿主機和目標板上的處理器不同，所以程序需要使用針對處理器特點的編譯器才能生成在相應平臺上可運行的代碼。GNU編譯器提供這

8、樣的功能，在編譯時，可以選擇開發(fā)所需的宿主機和目標機，從而建立開發(fā)環(huán)境。在進行嵌入式開發(fā)前的第一步工作就是把一臺PC機作為宿主機開發(fā)機；然后在宿主機上建立交叉編譯調(diào)試的開發(fā)環(huán)境。這里我們用的是GNU編譯器，開發(fā)環(huán)境配置參考嵌入式實驗指導書，由其他同學完成，這里不再贅述。4.系統(tǒng)設計與實現(xiàn)要設計攝像頭的驅(qū)動，首先要搞清楚攝像頭的具體型號。經(jīng)查資料，可以用一個叫做ISHAL的工具獲得。使用情況如下圖：rootlocalhost # lshal |grep WebCam  duct = 'ZC0303 WebCam'  (string) 

9、 usb_duct = 'ZC0303 WebCam'  (string) 其中，“usb_duct=”后面的ZC0303說明這個攝像頭是ZC303芯片組的。 上面這個命令是列出系統(tǒng)硬件設備，然后從輸出中，提取WebCam字樣的信息。 如果要看更詳細的情況，就用以下命令：rootlocalhost # lshal |grep usb 然后就找 ZC0303字樣的設備，查看相應信息：usb_device_ac8_303b_noserialusb_device_ac8_303b_noserial_if0usb_device_ac8_

10、303b_noserial_usbrawusb_device_ac8_303b_noserial_video4linux接下來到驅(qū)動網(wǎng)站：將驅(qū)動網(wǎng)址攝像頭芯片所對應地址對號入座。下載內(nèi)核；測試攝像頭所用的內(nèi)的內(nèi)核版本是 9；linux-9.tar.bz2下載內(nèi)核配置文件：從Slackware的FTP上，找到了9的配置文件。請到這里下載；kernel261619.txt編譯內(nèi)核；第一步：解壓內(nèi)核軟件包；rootlocalhost #  tar jxvf linux-9.tar.bz2rootlocalhost # 

11、; mv linux-9 /usr/src把下載下來的內(nèi)核配置文件改名復制到 /usr/src/linux-9rootlocalhost # cp  kernel261619.txt  /usr/src/linux-9/.config第二步：編譯內(nèi)核；rootlocalhost # cd /usr/src/linux-9/rootlocalhost linux-9# make rootlocalhost linux-9# make modules_install rootloca

12、lhost linux-9# make install 第三步：查看/boot/grub/menu.lst文件；一般的情況下，make install 安裝內(nèi)核后，系統(tǒng)會把啟動寫入GRUB的配置文件。/boot/grub/menu.lst。您可以看到有類似如下的一段；title Fedora Core (9)        root (hd0,6)        kernel /boot/vmlinuz-9

13、ro root=LABEL=/1  rhgb quiet        initrd /boot/initrd-9.img編譯攝像頭驅(qū)動程序；在編譯攝像頭驅(qū)動的前題是，我們要用9這個內(nèi)核來啟動系統(tǒng)，然后在 9內(nèi)核系統(tǒng)環(huán)境下編譯攝像頭驅(qū)動； 下載攝像頭驅(qū)動；spca5xx-20060501.tar.gz解壓編譯；在編譯的過程中需要各種開發(fā)庫和或開發(fā)工具之類的，比如gcc、make、automake等rootlocalhost # tar zxvf spca5xx-200

14、60501.tar.gzrootlocalhost # cd spca5xx-20060501rootlocalhost spca5xx-20060501# make rootlocalhost spca5xx-20060501# make installrootlocalhost spca5xx-20060501# depmod -arootlocalhost spca5xx-20060501# modprobe spca5xx看看驅(qū)動模塊掛載好了沒有:rootlocalhost spca5xx-20060501# lsmod |grep spca5xxspca5xx  

15、             659920  0videodev                7040  1 spca5xx我們再查看一下設備/dev/video0是否存在:rootlocalhost spca5xx-20060501# ls -lh /dev/video0crw- 1 beinan root

16、81, 0 06-08 09:33 /dev/video0要使攝像頭顯示出影像，攝像頭應用程序 SpcaView； SpcaView 軟件包，包括一組工具；spcaview工具是用來紀錄數(shù)據(jù)流，也能用來播放數(shù)據(jù)；spcaserv 是流媒體服務器；spcacat 簡單圖片的抓取工具；SpcaView 下載和安裝；下載地址： ，我下載的是目前這個版本：spcaview-20051212.tar.gz 依賴關系；此軟件依賴 libsdl，要先安裝它才行，下載地址： ，我下載的是：SDL-1.2.10.tar.gzrootlocalhost # tar zxvf SDL-1.2.10.tar.gzro

17、otlocalhost #  cd SDL-1.2.10rootlocalhost SDL-1.2.10# ./configure ; make ;make install 安裝SpcaView：rootlocalhost # tar zxvf spcaview-20051212.tar.gz rootlocalhost # cd spcaview-20051212rootlocalhost spcaview-20051212# make ; make install 配置可執(zhí)行程序的路徑：可執(zhí)行的工具被安裝到 /usr/local/bin目錄中，所以我們還要配置一下用戶的環(huán)境變量P

18、ATH 。配置命令執(zhí)行路徑，在當前用戶家目錄下的.bashrc文件中加入下面的一行； export PATH=".:/bin:/sbin:/usr/sbin:/usr/bin:/usr/local/bin:/usr/X11R6/bin"然后運行如下命令；rootlocalhost # source .bashrc 用spcaview來測試攝像頭；rootlocalhost # spcaview -d /dev/video0 -f jpg -s 320x240 -s后面的參數(shù)是圖像分辨率如果抓取數(shù)據(jù)流，嘗試用下面的命令，比如我們把抓取的數(shù)據(jù)流存在一個.avi文件中；如果要播放，就用mplayer就行，xine也可以。rootlocalhost #  spcaview -f yuv -.avi最終效果如圖：五、心得體會通過為期4周的實訓，對于