嵌入式课程设计基于ARM9的视频监控系统

基于 ARM9 的视频监控系统摘 要论述了基于 ARM 微核的微处理器上的嵌入式 Linux 操作系统的移植技术,结合具体实例给出了在特定硬件平台上的实现过程,并且详细说明了如何建立交叉开发环境的方法。对其他嵌入式操作系统的开发同样具有参考意义。关键词 ：操作系统;ARM;LinuxAbstractPortingtechniqueofembeddedLinuxoperatingsystembasedonARMisdiscussedinthispaper.Theportingprocessonthespecialhardwareplatformisimplementedandcross2compileenvironmentisbuildedwiththeconcreteexamples.TheembeddedLinuxportingishelpfultoexploitotherembededoperatingsystem.Keywords： operatingsystem;ARM;Linux目 录1. 课程设计目的 .12. 课程设计题目描述和要求 .12.1 设计的意义 .12.2 设计实现功能要求 .12.3 设计用到的设备 .13. 课程设计报告内容 .23.1 系统的工作原理 .23.2 建立 Linux 开发环境 .23.2.1 安装 Fedora.2 建立交叉编译环境 .23.2.3 解压安装源代码和工具 .33.2.4 配置网络文件系统 NFS 服务 .33.3 定制 Linux 内核 .43.4 制作目标文件系统映象 .113.5 移植 bootloader.113.6 移植 Linux 内核 .123.7 移植根文件系统 .13总 结 .14参考文献 .15课程设计说明书 第 1 页1. 课程设计目的1) 掌握 Linux 开发坏境的搭建；2) 了解 Linux 内核的配置和文件系统的制作；3) 掌握 bootloader、内核和文件系统的移植；4) 巩固本学期所学的关于“嵌入式 Linux 操作系统”方面的知识。2. 课程设计题目描述和要求2.1 设计的意义伴随着嵌入式技术、图像处理技术和无线网络传输技术的发展，传统模拟视频监控系统和基于 PC 的远程视频监控系统由于自身的不足，已经无法满足现代社会应用中不断涌现出来的新需求，于是基于嵌入式技术的无线网络数字视频监控系统就应因而生了。例如远程监控、远程教学、远程医疗诊断、远程购物、远程探视、电视电话会议等应用都迫切需要高质量的网络视频传输的支持。考虑到了所用的硬件设备大部分都已经具备和我们所学到的知识及本身的能力有限，选择基于 ARM9 的视频监控系统作为我们本次的课程设计题目是比较实际而且比较容易掌握嵌入式开发的基本方法,这也为将来实现无线视频监控系统打下坚实的基础 1。2.2 设计实现功能要求1) 利用 USB 摄像头进行采集图像数据的采集；2) 利用 S3C2440 对所采集到图像数据进行压缩；3) 通过以太网卡模块将压缩后的图像信息发送到网络上。2.3 设计用到的设备1) 带有串口和并口的计算机2) 友善之臂开发板3) USB 摄像头4) JTAG 调试器5) 串口线课程设计说明书 第 2 页3. 课程设计报告内容3.1 系统的工作原理系统可以分为4 个模块：图像采集模块、图像存储模块、图像处理与系统控制模块、图像数据发送模块。系统在S3C2440 的控制下从USB 摄像头采集图像数据，然后经过DMA 方式将图像数据传输到内存缓冲区中，由软件将图像数据读出并对图像数据进行压缩和打包处理后存入Flash 中， 最后经过以太网络发送到远程接收端服务器。本系统的设计难点是如何保证内存中图像数据的读取与USB 摄像头的同步以及图像数据的实时处理。系统采用S3C2440 作为嵌入式处理器， 由于S3C2440 高达400MHz 的处理能力，完全可以完成图像数据的实时处理需求，比一般采用添加图像硬件处理模块减少了系统的成本 2。3.2 建立 Linux 开发环境3.2.1 安装 Fedora9.03.2.2 建立交叉编译环境搭建交叉编译环境是嵌入式开发的第一步，也是必备的一步。搭建交叉环境的方法很多，不同的体系结构、不同的操作内容甚至是不同版本的内核，都会用到不用的交叉编译器，选择合适的交叉编译器对于嵌入式开发是非常重要的。由于我们本次用到的是 linux 内核，故我们选择了编译器 arm-linux-gcc-4.3.23。以下安装交叉编译器的步骤：1、下载交叉编译器 arm-linux-gcc-4.3.2，下载地址：/download/projects/toolchain/arm-linux-gcc-4.3.2.tar.bz22、复制 arm-linux-gcc-4.3.2.tar.bz2 到目录 tmp/下并解压：# cd /tmp# tar xvzf arm-linux-gcc-4.3.2.tar.bz23、把编译器路径加入系统环境变量，运行命令#gedit /root/.bashrc课程设计说明书 第 3 页编辑/root/.bashrc 文件，在最后一行设置：export PATH=$PATH:/usr/local/arm/4.3.2/bin3.2.3 解压安装源代码和工具1、下载 linux 内核源代码下载地址： /pub/linux/kernel/v2.6/linux-.tar.gz2、复制内核代码至目录/tmp/linux 并解压# tar xvzf linux-.tar.gz3、解压目标文件系统这里我们使用现有的根文件系统资源 root_qtopia-20100108.tgz，将它复制至目录/usr/src 并解压# tar xvzf root_qtopia-20100108.tgz4、安装目标文件系统映象制作工具 mkyaffs2image要把上一步中的 root_qtopia 目录烧写入目标板中使用， 就需要使用相应的mkyaffs2image 工具，它是一个命令行的程序，使用它可以把主机上的目标文件系统目录制作成一个映象文件，以烧写到开发板中 4。#tar xvzf /tmp/linux/mkyaffs2image.tgz C /3.2.4 配置网络文件系统 NFS 服务1、设置共享目录运行命令 #gedit /etc/exports编辑 nfs 服务的配置文件，添加以下内容：/opt/FriendlyARM/mini2440/root_qtopia *(rw,sync,no_root_squash)其中：/opt/FriendlyARM/mini2440/root_qtopia 表示nfs 共享目录，它可以作为开发板的根文件系统通过nfs 挂接；* 表示所有的客户机都可以挂接此目录 rw 表示挂接此目录的客户机对该目录有读写的权力；no_root_squash 表示允许挂接此目录的客户机享有该主机的root 身份 52、启动 NFS 服务课程设计说明书 第 4 页在命令行下运行：#/etc/init.d/nfs start3.3 定制 Linux 内核 Linux 内核是一个社区共同开发的作品，具备一个现代操作系统的所有功能，并能对绝大多数硬件提供支持。然而，我们本次设计有很多功能都没有用到的，为了尽可能减少编译出来的内核体积，在配置内核时，只需要配置需要用到的模块。常用的配置内核的方法有 make config ,make menuconfig 和 make xconfig 这里我们使用最广泛的 make menuconfig6。执行 “make menuconfig”，可进入配置内核界面：1、配置 CPU 平台选项在主菜单里面，选择 System Type，按回车进入,使用上下方向控制键一直找到 S3C2440 机器平台选项，可以进入 S3C2400 Machines 子菜单,可以看到里面有很多常见的使用 S3C2440 的目标板平台选项，在此选“FriendlyARM Mini2440 development board”7课程设计说明书 第 5 页2、配置万能驱动 USB 摄像头在 Device Drivers 菜单里面，选择 Multimedia devices，回车进入,选择如图“*”号选项，并选择 Video capture adapters 进入出现如图菜单，找到如图选项并进入课程设计说明书 第 6 页出现如图菜单，选择如图“*”号选项，再选 GSPCA based webcams 进入这里我们选择所有类型 USB 摄像头的支持课程设计说明书 第 7 页1) 配置网卡驱动要配置网卡驱动，首先要配置网络协议支持.在主菜单中，选择 Netwoking support，回车进入子菜单, 选择 Networking options 并进入下一级菜单,如图配置选项选择完毕，一直退回到主菜单，并选择进入 Device Drivers 菜单。找到 Network 课程设计说明书 第 8 页d