基于MJPG-Streamer的嵌入式WEB视频监控小车的设计报告.doc

基于linux的视频监控小车 设计报告 目录摘要 .3一方案规划.4二. 系统硬件部分5三网页部分7四驱动部分.11五Linux文件系统、内核部分 16总结17参考文献17.作品图片18 摘要本文描述了监控小车的设计原理和实现方法。该系统工作在linux上，linux系统运行于s3c2440（ARM9）微处理器。通过B/S结构实现人机交互，控制直流电机实现对小车的控制，控制舵机实现对摄像头方向的控制，通过视频服务器得到监控画面。本作品是在初学linux时所做，最后经过测试和调试，达到最初目标。一.方案规划1.1 目标要求 B/S结构，基于linux，要有视频画面，实现无线传送数据，可移动。1.2 目标实现方式 a) S3C2440（ARM9）可以运行linux系统，手上正好有TQ2440开发板。 b) 视频画面通过USB摄像头获取，网页上的视频画面由视频服务器获取。 c) 通过USB无线网卡连接无线路由器，实现无线传送数据。 d) 把整个系统放在可移动的小车上，实现可移动要求。1.3系统总体设计S3C2440LinuxWEB服务器MJPG-streamer网页小车1.4 总结 用到linux系统，就会涉及到U-boot，文件系统，内核；用USB类型的摄像头和无线网卡就要移植相应的驱动；要实现B/S结构，需要WEB和视频服务器；要实现对直流电机和舵机的控制，需要编写I/O字符驱动；网页部分需要网页编程和javascript。总之，要把该目标实现，需要多方面的知识，虽然每部分用的知识不是很深，但是要把多方面的知识结合起来就有点难度，特别对于linux初学者来说，本着求知的态度，一部分一部分学，一边学一边做。二.系统硬件部分 2.1 小车车体 通过改装电动玩具坦克车，保留坦克车的车底。2.2 小车电源部分 1.功率计算：A开发板 电压：4.8V，电流：0.6 P=2.88W （无线网卡和USB集线器包含在内）B舵机 电压：5V，电流：0.06A P=0.6W（备注：两个辉盛 SG90）C直流电机 电压：5V ，电流：0.2A P=2W（备注：2个直流电机）DL298N 电机驱动模块，L7805电源转换芯片。总功率：P=5.48W电池：1.2V*4（8800ma）给开发板供电；1.2V*8（8000ma）给L298N模块和L7805电源模块供电；舵机的输入电源为经L7805转换后的5V。2.电路原理图 L7805转换电路 L298N 电机驱动模块电路 三. 网页部分1. WEB服务器boa 1. BOA 服务器是一个小巧高效的web服务器，是一个运行于unix或linux下的，支持CGI的、适合于嵌入式系统的单任务的http服务器，源代码开放、性能高。 交互其他应用程序返回响应Web客户机对应资源Web服务器CGI程序发送请求传送请求服务器结果返回服务器 2. boa移植到linux tar xzf boa-0.94.14.tar.gz 解压 cd boa-0.94.14/src，修改Makefile文件，CC = arm-linux-gcc，CPP =arm-linux-gcc E make 编译出可执行文件 修改boa.conf。在/etc目录下建立一个boa目录，复制boa.confg到该目录；在 /var/log/下建立boa目录，该目录下可以查看boa服务器的日志；默认是/var/www下的内容可以访问（DocumentRoot /var/www）；默 认cgi ：ScriptAlias /cgi-bin/ /usr/lib/cgi-bin/（cgi可执行程序放在/usr/lib/cgi-bin/目录下） 例如49/cgi-bin/cgi-test.cgi2.网页设计及javascript 1. 网页设计 网页分三部分：视频显示区、小车控制按键区、摄像头转动按键区； 2. javascript Javascrpt也分为三部分：视频图片处理脚本、按键处理脚本、AJAX异步通信脚本。 重点脚本说明：/*异步访问提交处理*/ function carstop() xhr = createXHR(); if(xhr) xhr.onreadystatechange=callbackFunction; /调用callbackFunction（）返回信息 xhr.open(GET,/cgi-bin/car.cgi?carstop=1&cur_time=+new Date().getTime(); /cgi后面跟个cur_time参数是为了防止Ajax页面缓存 xhr.send(null); else /XMLHttpRequest对象创建失败 alert(浏览器不支持，请更换浏览 器！); 用ajax异步通信可以使页面无刷新的向服务器提交数据和返回数据。这样直流电机和舵机响应的速度就很快，延迟很小。3. CGI程序 本次使用的是cgic库，cgic库的特点： 1分析数据，并自动校正一些有缺陷的浏览器发来的数据； 2透明接收用GET或 POST方法发来的From数据；3能接受上传文件； 4能够设置和接收cookies； 5用一致的方式处理From元素里的回车； 6提供字符串，整数，浮点数，单选或多选功能来接收数据； 7提供数字字段的边界检查； 8能够将CGI环境变量转化成C中的非空字符串； 9提供CGI程序的调试手段，能够回放CGI程序执行时的CGI状态；1.直流电机的控制程序#include cgic.h#include #include #include #include #include #include #include int fd; /保存打开文件返回值int cgiMain() fd=open(/dev/leds,0); /打开设备文件 if(fd0) / 返回值=-1 perror(open device leds); printf(leds show,please ctrl+c to exit);/*前进：左轮、右轮前进*/ if(cgiFormSubmitClicked(carforward)=cgiFormSuccess) /若carforward按下 ioctl(fd,0,0); / GPB5=0 ioctl(fd,1,1); / GPB6=1 ioctl(fd,0,2); / GPB7=0 ioctl(fd,1,3); / GPB8=1 printf(Content type: text/htmlnn); /ajax返回信息时必须用到，说明返回是个网页 printf(car foward .); /区域输出car foward . /*右转：控制左轮，右轮停止 */ if(cgiFormSubmitClicked(carright)=cgiFormSuccess) ioctl(fd,0,2); / GPB7=0 ioctl(fd,1,3); / GPB8=1 printf(Content type: text/htmlnn); printf(turn right .); /*左转：控制右轮，左轮*/ if(cgiFormSubmitClicked(carleft)=cgiFormSuccess) ioctl(fd,0,0); /GPB5=0 ioctl(fd,1,1); /GPB6=1 printf(Content type: text/htmlnn); printf(turn left .); /*停止：右轮、左轮停止*/ if(cgiFormSubmitClicked(carstop)=cgiFormSuccess) ioctl(fd,0,0); / GPB5=0 ioctl(fd,0,1); / GPB6=0 ioctl(fd,0,2); / GPB7=0 ioctl(fd,0,3); / GPB8=0 printf(Content type: text/htmlnn); printf(car stop .); 2.舵机控制程序舵机程序不列出，大概和直流电机控制程序类似。 cgic库的移植及编译cgic程序过程省略4. 视频服务器 MJPG-steamer移植 1.首先需要移植 jpeg库，版本是：jpeg-6b；和boa 一样，首先使用. /configure -build=i386-linux,-host=arm-linux -prefix=/home/wendi/jpeg-6b/jpeg -enable-shared -enable-static 其中“-prefix=/home/wu/jpeg-6b/jpeg” 指定，make install 时jpeg 库的安装位置，然后make ，make install，拷贝库到文件系统中。2.移植mjpg-streamer第一步 下载源码tar xvf mjpg-streamer-r63.tar.gz第二步 解压第三步 修改源码 cd mjpg-streamer-r63 修改顶层makefile及plugins目录中的各级makefile将所有 CC=gcc 修改为 CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc 修改plugins/input_uvc/Makfile 修改 CFLAGS += -O2 -DLINUX -D_GNU_SOURCE -Wall -shared -fPIC 为 CFLAGS += -O2 -DLINUX -D_GNU_SOURCE -Wall -shared -fPIC -I/home/linux/s3c2410-2.6.35/video/jpeg/include 修改 $(CC) $(CFLAGS) -ljpeg -o $ input_uvc.c v4l2uvc.lo jpeg_utils.lo dynctrl.lo 为 $(CC) $(CFLAGS) -ljpeg -L/home/linux/s3c2410-2.6.35/video/jpeg/lib -o $ input_uvc.c v4l2uvc.lo jpeg_utils.lo dynctrl.lo jpeg_utils.c:27: fatal error: jpeglib.h: No such file or directory第四步 make四 驱动部分 1.USB无线网卡驱动移植 无线网卡的型号为TL WN322G+ v3，芯片是RT5370，USB的ID号为0f210 5370，到台湾的Ralik下载linux驱动源码包。 第一步 解压，进入源码包，编辑顶层Makefile,修改平台相关的部分。 ifeq ($(PLATFORM),SMDK)LINUX_SRC = /opt/EmbedSky/linux-CROSS_COMPILE = arm-linux-Endif第二步 修改os/linux/config.mk # Support Wpa_SupplicantHAS_WPA_SUPPLICANT=y# Support Native WpaSupplicant for Network MagangerAS_NATIVE_WPA_SUPPLICANT_SUPPORT=y第三步 修改usb口识别的文件 rtusb_dev_id.c文件,这个文件在源码包的common/rtusb_dev_id.c，#ifdef RT5370USB_DEVICE(0x148F,0x5370), /* Ralink 5370 */USB_DEVICE(0x148F,0x5372), /* Ralink 5370 */USB_DEVICE(0x13D3,0x3365), /* Azurewave */USB_DEVICE(0x13D3,0x3329), /* Azurewave */USB_DEVICE(0x2001,0x3C15), /* Alpha */USB_DEVICE(0x2001,0x3C19), /* Alpha */USB_DEVICE(0x2001,0x3C1C), /* DLink */USB_DEVICE(0x2001,0x3C1D), /* DLink */USB_DEVICE(0x043E,0x7A12), /* Arcadyan */USB_DEVICE(0x043E,0x7A22), /* LG innotek */USB_DEVICE(0xF201,0x5370), /* TP-LINK TL-WN322G+ v3 */#endif / RT5370 /如果没有你的设备的usb id号的话就要在里面添加lsusb命令后得到的id号。第四步 sudo make sudo make install cp RT2870STA.DAT 到/etc/Wireless/RT2870 下 驱动在rt5370sta.ko在os/linux下2.直流电机的I/O字符驱动#define DEVICE_NAME leds /* 加载模式后，执行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称 */#define LED_MAJOR 231 /* 主设备号 */* 应用程序执行ioctl(fd, cmd, arg)时的第2个参数 */#define IOCTL_LED_ON 0#define IOCTL_LED_OFF 1/* 用来指定LED所用的GPIO引脚 */static unsigned long led_table = S3C2410_GPB5, S3C2410_GPB6, S3C2410_GPB7, S3C2410_GPB8,;/* 用来指定GPIO引脚的功能：输出 */static unsigned int led_cfg_table = S3C2410_GPB5_OUTP, S3C2410_GPB6_OUTP, S3C2410_GPB7_OUTP, S3C2410_GPB8_OUTP,;/* 应用程序对设备文件/dev/leds执行open(.)时， * 就会调用s3c24xx_leds_open函数 */static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file) int i; for (i = 0; i 4) return -EINVAL; switch(cmd) case IOCTL_LED_ON: / 设置指定引脚的输出电平为0 s3c2410_gpio_setpin(led_tablearg, 0); return 0; case IOCTL_LED_OFF: / 设置指定引脚的输出电平为1 s3c2410_gpio_setpin(led_tablearg, 1); return 0; default: return -EINVAL; /* 这个结构是字符设备驱动程序的核心 * 当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数， * 最终会调用这个结构中指定的对应函数 */static struct file_operations s3c24xx_leds_fops = .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的_this_module变量 */ .open = s3c24xx_leds_open, .ioctl = s3c24xx_leds_ioctl,;static struct class *led_class;/* 执行“insmod s3c24xx_leds.ko”命令时就会调用这个函数*/static int _init s3c24xx_leds_init(void) int ret; /* 注册字符设备驱动程序 * 参数为主设备号、设备名字、file_operations结构； * 这样，主设备号就和具体的file_operations结构联系起来了， * 操作主设备为LED_MAJOR的设备文件时，就会调用s3c24xx_leds_fops中的相关成员函数 * LED_MAJOR可以设为0，表示由内核自动分配主设备号 */ ret = register_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME, &s3c24xx_leds_fops); if (ret 0) printk(DEVICE_NAME cant register major numbern); return ret; /注册一个类，使mdev可以在/dev/目”录下面建立设备节点 led_class=class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME); if(IS_ERR(led_class) printk(Err:failed in leds class .n); return -1; /创建一个设备节点，节点名为leds_name device_create(led_class,NULL,MKDEV(LED_MAJOR,0),NULL,DEVICE_NAME); printk(DEVICE_NAME initializedn); return 0;/*执行”rmmod s3c24xx_leds.ko”命令时就会调用这个函数*/static void _exit s3c24xx_leds_exit(void) /* 卸载驱动程序 */ unregister_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME); device_destroy(led_class,MKDEV(LED_MAJOR,0); class_destroy(led_class);/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */module_init(s3c24xx_leds_init);module_exit(s3c24xx_leds_exit);/* 描述驱动程序的一些信息，不是必须的 */MODULE_AUTHOR(wubin); / 驱动程序的作者MODULE_DESCRIPTION(S3C2410/S3C2440 LED Driver); / 一些描述信息MODULE_LICENSE(GPL);编译直流电机驱动： 在linux中1.在/linux/drivers/char/Kconfig中添加 config leds5tristate leds5depends on ARCH_S3C2440default y if ARCH_S3C2440help GPIO control for leds5.2.在/linux/drivers/char/Makefile添加 obj-$(CONFIG_leds5) += leds5.o3.在内核配置文件中配置leds5驱动。4.编译出leds驱动。 make SUBDIR=drivers/char/ modules3. 舵机的I/O字符驱动 1. 程序较多，把关键部分列出gpbcon=_raw_readl(S3C2410_GPBCON);gpbcon&=12;gpbcon|=8; /设置GPB1为TOUT1_raw_writel(gpbcon,S3C2410_GPBCON);tcfg0=_raw_readl(S3C2410_TCFG0);tcfg0&=0xff;tcfg0|=50; /设置定时器1的预分频值为1/50_raw_writel(tcfg0,S3C2410_TCFG0);tcfg1=_raw_readl(S3C2410_TCFG1);tcfg1&=0xf0;tcfg1|=48; /pwm定时器1的分频值1/16_raw_writel(tcfg1,S3C2410_TCFG1);tcntb=1225; /决定pwm的宽度（周期）_raw_writel(tcntb,S3C2410_TCNTB(1);tcmpb=arg; /比较值为_raw_writel(tcmpb,S3C2410_TCMPB(1);tcon=_raw_readl(S3C2410_TCON);tcon&=0xf00; /0000 xxxx xxxx tcon|=0xb00; /0000 xxxx xxxx | 1101 0000 0000 = 1101 xxxx xxxx xxxx定时器1关闭死区、自动重载、关反相器、更新TCNTB0&TCMPB0、启动定时器0 _raw_writel(tcon,S3C2410_TCON); tcon&=0x200; /清除定时器0的手动更新TCNTB0&TCMPB0功能(设置TCON的第1位)_raw_writel(tcon,S3C2410_TCON);2. 舵机相关参数 fclk=405mhz pclk=50.625mhz 分频：1/50 1/16 定时器工作频率：63281hz /一秒钟tcntbb0递减63281次 舵机工作周期：20ms/50hz tcntbo=1225