ARM開發(fā)教程基于嵌入式ARM的圖像采集與傳輸設(shè)計說明

1、千佳3G我入式移動工我網(wǎng)技研發(fā)中7干鎘隊nix學院embedtruin.oARM 開發(fā)數(shù)程之ARM 開發(fā)教程基于嵌入式ARM的圖像采集與傳輸設(shè)計o引言1系統(tǒng)組成1統(tǒng)的及件構(gòu)成1 . 2系統(tǒng)軟件設(shè)計2視頻采集的具體實現(xiàn)1攝像頭驅(qū)動的實現(xiàn)1）百已置VideO41inux內(nèi)核2）配置OV511驅(qū)動N3）模塊安裝2利用Vide041inux實現(xiàn)圖像采臬3無級傳輸模塊4結(jié)束語 HYPERLINK 千佳3G我入式移動W或“我所發(fā)中7干鎘歟八五學院enibedtruin.o荷介隨著嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展和Linux在信息 行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，視頻采集與傳輸系統(tǒng) 作為遠程視頻監(jiān)控、可視電話會議和工業(yè) 自動控制領(lǐng)域

2、的一項核心技術(shù)，近年來已 經(jīng)得到了飛速的發(fā)展本文在基于嵌入式 Linux系統(tǒng)平臺上，采用USB攝像頭捕捉視 頻信號，利用V4L內(nèi)核應(yīng)用編程接口函數(shù)， 實現(xiàn)了視頻連續(xù)幀圖像的采集，并保存成 文件的形式利用無線傳輸方式傳輸給接收 端。這里著重討論視頻采集發(fā)送端的實現(xiàn)。www忠 HYPERLINK 1. 1統(tǒng)的硬件構(gòu)成本系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端2部分，兩部分均采用 Samsung公司生產(chǎn)的S3c2410處理器做硬件開發(fā)平 臺。S3c2410在片上集成了豐富的組件：分開的16 KB指令Cache而16 KB數(shù)據(jù)Cache、用不虛擬存福器 管理的MMU、支持STN和TFT的LCD控制器、NAND Flas

3、h啟動裝載器、具有片選邏輯和SDRAM控制器 的系統(tǒng)管理器、3通道UART、4通道DMA、4通道 PWM定時器、I/O 口、RTC、8通道10位ADC和觸 摸屏接口、12c總線接口、12s總線接口、USB主設(shè) 備、USB從設(shè)備、SD卡和MMC卡接口、2通道的SPI 以及PLL時鐘發(fā)生器，述采用了AMBA(advanced micrcocontroller bus architecture)新型總線結(jié)構(gòu)。wvx- HYPERLINK http:/www.mobiletnH www.mobiletnH千佳3G我入式移動互取我多發(fā)中7干鎘歟八五學院embcdtruin.oM 1發(fā)送她1硼件結(jié)愜惕應(yīng)用

4、S3c2410處理器平臺搭建的發(fā)送端硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示：包括 S3c2410處理器、RS232接口、JTAG接口、RJ-45接口，SDRMA、 Flash.也源、通過USB u連接的祝頻采集模塊和通過USB接u連接的 視頻發(fā)射模塊。RS232串口用于人機交互及低速數(shù)據(jù)的收發(fā)，應(yīng)用也 平行換芯片MAX-323進行串u也平和TTL/CMOS也平的杼換。JTAG接 口用于下找Bootloader RJ-45接口用于和以太網(wǎng)連接，下我操作系統(tǒng) Linux內(nèi)核、根文件系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。SDRMA用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器、 Flash用于系統(tǒng)的embcdtruin.o33應(yīng)用S3c2410處理器平臺搭建的接收端

5、硬件電路如困2所 示：與發(fā)送終端相比，多了SD卡和LCD顯示器。SD卡主要 用來存儲數(shù)據(jù)，LCD品示器主要用來顯示視頻圖像。| Rsmwn | | jiAc4tn |1. 2 ARM開發(fā)教程之系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件構(gòu)成分為引導驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng) 和應(yīng)用程序4部分，如圖3所示。引導驅(qū)動程序在系統(tǒng)啟動 時進行內(nèi)存重映射，將保存在Flash中的操作系統(tǒng)和應(yīng)用 程序重新映射到SDRAM中。Linux的內(nèi)核版本為Linlix2. 6。 文件系統(tǒng)是Yaffs,它包括模塊、配置文件和庫等。系統(tǒng)的 應(yīng)用程序建立在嵌入式Linux內(nèi)核、攝像頭驅(qū)動和文件系統(tǒng)之上。文件系統(tǒng)LinuN內(nèi)核引導秣動仃序1*1

6、 3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 HYPERLINK http:/www.mobiietnH www.mobiietnH揚像頭照動干鎘亦八五學院embcdtruin.oDRMA接口、ISO FIFO接口和OmniCE以及USB控制逅：八-,ri b c d t r u 1：； o, 一頭驅(qū)動的實現(xiàn):g我人式移動w展叩+我將發(fā)中干住3G我八式秒動工或同我多發(fā)中72 ARM開發(fā)教程之視頻采集的具體實現(xiàn) USB攝像頭連接簡單、使用靈活、價格低廉且具有 良好的性能，因此，得到了廣泛的應(yīng)用。Linux內(nèi)核 包含了多種USB攝像頭驅(qū)動，最常用的有基于OV5n 及其兼容芯片。0V511芯片主要包括CAMERA接口、器等部

7、分。本設(shè)計使用的是在低端市場占有率較高 的中芯微公司生產(chǎn)的ZC030X系列攝像頭芯片。Linux系 統(tǒng)中的視頻 子系 統(tǒng)Vide041inux為視頻 應(yīng) 用 程序提供了一套統(tǒng)一的API,視頻應(yīng)用程序通過碉 用API即可操作各種不同的視頻捕獲設(shè)備，包括電 視卡、視頻捕捉卡和USB攝像頭等。本設(shè)計的具體 實現(xiàn)過程如下所述：、；二 HYPERLINK 配 JtVide04l inux 內(nèi)核$在終端使用make menuconfig命令打開 S3C24101inux 內(nèi) 核編譯的main menu窗 口 , 并進入“multimedia device”菜單選項，然后將Video for Linux配遣

8、為模塊，即:今 Device driverMultimedia devices6Video for linux干鎘派八式學院embedlruin.o千隹3G衣八式不動工我網(wǎng)接%發(fā)中7方看JtOV511驅(qū)動返回主菜單，在進入“USB support”菜單選項，然后羽4JSB 0V511camerasupport設(shè)置.為模塊，即：SUB supporUSB 0V511camera support(NEW)干鎘派八式學院enibedlruin.o3）模塊安裝千隹3G我八式移動工我我所發(fā)中uwvxw m bed I nii n .or g www.m()b iiet nn .org執(zhí)行以下命令安裝視頻

9、輸入模塊：insmod videodev. o執(zhí)行以下命令安裝視頻輸入設(shè)備驅(qū)動模塊：insmod usbcore. oinsmod usb-ohci-s3c2410. koinsmod ov511. o由于使用的設(shè)備是USB接口的攝像頭，所 以在加載ov511.。模塊前，需要加載USB內(nèi)核 驅(qū)動和主機控制器驅(qū)動。eiVideO41 inux 實現(xiàn)田依采在安裝了圖像采集設(shè)備驅(qū)動后，只需要再編寫一個對視頻采集的應(yīng)用程序就 可以采集視頻圖像。在Linux系統(tǒng)中，視頻文件是設(shè)備文件，可以像訪問泮通 文件一樣對其邊行讀寫，攝像頭文件一般是/dev/v41/video。在進行視贖 柚捉之前，需要做一些必要

10、的設(shè)置工作。這些設(shè)迢涉及到如下結(jié)構(gòu)：v A d* i 4 1 i”，” . _t trt IMIV v C n1 nr _A 1!，0 “ ( I * I_”，C loi*C h /,_.R9 . y.，/官仲R百_ uititbi, iimigm /art尺二Srrort ”1。6 1 ”KtaL V_CHOlHtV 1v uiprn corruur rurw i 1wvx HYPERLINK 干鎘亦All學院千佳3G我八式內(nèi)動毛展我多發(fā)中vV4L下視頻采集編程首先要打開視頻設(shè)備：Int fd =open。/ dev/v41/video”, O_RDONLY);If(fdfd, pictur

11、e p, width*hight);其中vd_fd為設(shè)備文件 描述符。(2)利用mmap方式先使用ioctl(fd, V1DI0CGMBUF, &grab_vm)函數(shù)獲得攝像頭存儲爆沖區(qū)的幀信息，之后修改 voideo-mmap市的設(shè)瓦，例如重新設(shè)置囪像中貞的垂龍及水平分 耕率、彩色顯示格式，使用如下語句：grab_buf. height=240;grab.buf. width=320;grabbuf. format=VIDEO_PALETTE_RGB24;.接著把攝像頭對應(yīng)的設(shè)備文件映射到內(nèi)存區(qū)；具體使用grab_data=(unsigned char*)mmap(O, grab vm. s

12、ize,PROT_READ|PROT.WRITE, MAP_SHARED, grabJd, 0)操作。 這樣送卷文件的內(nèi)容就映射到內(nèi)存區(qū)，該映射內(nèi)容區(qū)可讀可寫 宏工費普登普幽將畫東臊瀛拗成岸鼐密產(chǎn)據(jù)的指針，千樣3G我入式移動W或接防次中7cinbcdtruin.o3發(fā)教程之無成傳椅模塊干鎘或八五學院本系統(tǒng)選用西門子的MC235作為GPRS通信模 塊，來實現(xiàn)圖像的無線傳輸。該模塊結(jié)合語音、 數(shù)據(jù)傳輸、短信服務(wù)等功能，最大傳輸速率可 以達到85. 6Kbps,具有豐富的AT指令使模塊 與微處理器通信，功能強大，操作靈活方便， 特別適用于數(shù)據(jù)的監(jiān)測和傳輸。今在進行GPRS傳輸操作之前需對模塊進行設(shè)置，主要有：(1)設(shè)置通信波特率；(2)設(shè)置 接入網(wǎng)關(guān)；(3)設(shè)置移動終端類別；(4)測試 GPRS服務(wù)是否開通，激活GPRS功能：這些設(shè) 置都在主程序的初始化代碼段完成人通過測試, GPRS驅(qū)動低康滿庶靖.熊慈抵,酒/掛X數(shù)據(jù)/命 人右人工小/工以 七卜aXal w & ,泰 工一 l 世干福充八式學院enibedlruin.o+住3G戰(zhàn)人式秒動工貶同技將發(fā)中74結(jié)束語本文基于S3c2410的硬件平臺和嵌入式 Linux的軟件平臺，實現(xiàn)了視頻信號的