ARM开发教程基于嵌入式ARM的图像采集与传输设计.ppt

1、ARM开发教程之ARM开发教程基于嵌入式ARM的图像采集与传输设计,O 引言 1 系统组成 11 统的硬件构成 12 系统软件设计 2 视频采集的具体实现 21 摄像头驱动的实现 1)配置Vide04linux内核 2)配置OV511驱动 3)模块安装 22 利用Vide041inux实现图像采集 3 无线传输模块 4 结束语,简介,随着嵌入式技术的迅猛发展和Linux在信息行业中的广泛应用，视频采集与传输系统作为远程视频监控、可视电话会议和工业自动控制领域的一项核心技术，近年来已经得到了飞速的发展。本文在基于嵌入式Linux系统平台上，采用USB摄像头捕捉视频信号，利用V4L内核应用编程接口

2、函数，实现了视频连续帧图像的采集，并保存成文件的形式利用无线传输方式传输给接收端。这里着重讨论视频采集发送端的实现。,1 ARM开发教程之系统组成11 统的硬件构成,本系统包括发送端和接收端2部分，两部分均采用Samsung公司生产的S3C2410处理器做硬件开发平台。S3C2410在片上集成了丰富的组件：分开的16 KB指令Cache和16 KB数据Cache、用于虚拟存储器管理的MMU、支持STN和TFT的LCD控制器、NAND Flash启动装载器、具有片选逻辑和SDRAM控制器的系统管理器、3通道UART、4通道DMA、4通道PWM定时器、IO口、RTC、8通道10位ADC和触摸屏接口

3、、I2C总线接口、I2S总线接口、USB主设备、USB从设备、SD卡和MMC卡接口、2通道的SPI以及PLL时钟发生器，还采用了AMBA(advanced micrcocontroller bus architecture)新型总线结构。,应用S3C2410处理器平台搭建的发送端硬件结构如图1所示：包括S3C2410处理器、RS232接口、JTAG接口、RJ-45接口、SDRMA、Flash、电源、通过USB口连接的视频采集模块和通过USB接口连接的视频发射模块。RS232串口用于人机交互及低速数据的收发，应用电平转换芯片MAX-323进行串口电平和TTLCMOS电平的转换。JTAG接口用于下

4、载Bootloader。RJ-45接口用于和以太网连接，下载操作系统Linux内核、根文件系统和应用软件。SDRMA用于系统的数据存储器、Flash用于系统的程序存储器。,应用S3C2410处理器平台搭建的接收端硬件电路如图2所示：与发送终端相比，多了SD卡和LCD显示器。SD卡主要用来存储数据，LCD显示器主要用来显示视频图像。,12 ARM开发教程之系统软件设计,系统的软件构成分为引导驱动程序、操作系统、文件系统和应用程序4部分，如图3所示。引导驱动程序在系统启动时进行内存重映射，将保存在Flash中的操作系统和应用程序重新映射到SDRAM中。Linux的内核版本为LinIix26。文件系

5、统是Yaffs，它包括模块、配置文件和库等。系统的应用程序建立在嵌入式Linux内核、摄像头驱动和文件系统之上。,2 ARM开发教程之视频采集的具体实现,USB摄像头连接简单、使用灵活、价格低廉且具有良好的性能，因此，得到了广泛的应用。Linux内核包含了多种USB摄像头驱动，最常用的有基于OV5ll及其兼容芯片。OV511芯片主要包括CAMERA接口、DRMA接口、ISO FIFO接口和OmniCE以及USB控制器等部分。本设计使用的是在低端市场占有率较高的中芯微公司生产的ZC030 x系列摄像头芯片。Linux系统中的视频子系统Vide04linux为视频应用程序提供了一套统一的API，视

6、频应用程序通过调用API即可操作各种不同的视频捕获设备，包括电视卡、视频捕捉卡和USB摄像头等。本设计的具体实现过程如下所述：,21 摄像头驱动的实现 (1)配置Vide04linux内核,在终端使用make menuconfig命令打开S3C24lOlinux内核编译的main menu窗口，并进入“multimedia device”菜单选项，然后将Video for Linux配置为模块，即： Device driver Multimedia devices Video for linux,2)配置OV511驱动,返回主菜单，在进入“USB support”菜单选项，然后将USB OV5

7、llcamera support设置为模块，即： SUB suppor USB OV5llcamera support(NEW),3)模块安装,执行以下命令安装视频输入模块： insmod videodevo 执行以下命令安装视频输入设备驱动模块： insmod usbcoreo insmod usb-ohci-s3c2410ko insmod ov511o 由于使用的设备是USB接口的摄像头，所以在加载ov511o模块前，需要加载USB内核驱动和主机控制器驱动。,22 利用Vide041inux实现图像采集,在安装了图像采集设备驱动后，只需要再编写一个对视频采集的应用程序就可以采集视频图像。

8、在Linux系统中，视频文件是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头文件一般是devv4lvideo。在进行视频捕捉之前，需要做一些必要的设置工作。这些设置涉及到如下结构：,V4L下视频采集编程首先要打开视频设备： Int fd=open(“devv4lvideo”，O_RDONLY)； If(fdO)return-l； 接着对摄像头参数进行设置。一般是先通过IO控制命令读取设备信息，然后对特定项进行修改，最后通过IO控制命令保存到内核中。由于篇幅有限源程序不再赘述。 获取基本信息后，可以输出显示，也可以通过ioctl系统调用对这些值进行修改。然后调用函数Char*Carmera

9、_get_image(video_device*vd)获得图像数据指针。此函数比较重要，关系到图像采集的效率。获取图像数据有2种方法：一是通过映射得到视频驱动的数据缓冲，然后直接对映射后的缓冲进行读操作；二是直接读设备，及调用read函数。,下面分别介绍： (1)read系统调用方式比较简单，只需将前面得到摄像头参数传入read函数中，得到图像数据指针picture_p后返回即可：read(vd-fd，picture_p，width*hight)；其中vd_fd为设备文件描述符。 (2)利用mmap方式先使用ioctl(fd，VIDIOCGMBUF，&grab_vm)函数获得摄像头存储缓冲区的

10、帧信息，之后修改voideo_mmap中的设置，例如重新设置图像帧的垂直及水平分辨率、彩色显示格式，使用如下语句： grab_bufheight=240； grab_bufwidth=320； grabbufformat=VIDEO_PALETTE_RGB24； 接着把摄像头对应的设备文件映射到内存区，具体使用grab_data=(unsigned char*)mmap(O，grab_vmsize，PROT_READ|PROT_WRITE，MAP_SHARED，grab_fd，O)操作。这样设备文件的内容就映射到内存区，该映射内容区可读可写并且不同进程间可共享。该函数成功时返回图像数据的指针，

11、失败时返回值为-1。,3 ARM开发教程之无线传输模块,本系统选用西门子的MC235作为GPRS通信模块，来实现图像的无线传输。该模块结合语音、数据传输、短信服务等功能，最大传输速率可以达到856 Kbps，具有丰富的AT指令使模块与微处理器通信，功能强大，操作灵活方便，特别适用于数据的监测和传输。 在进行GPRS传输操作之前需对模块进行设置，主要有：(1)设置通信波特率；(2)设置接入网关；(3)设置移动终端类别；(4)测试GPRS服务是否开通，激活GPRS功能。这些设置都在主程序的初始化代码段完成。通过测试，GPRS驱动正常工作，能很好地支持数据命令复合协议传输，其协议的丢包率、吞吐量等性能指标与无线模块的指标无实质性差别，整个系统工作正常，基本达到设计要求。,4 结束语,本文基于S3C2410的硬件平台和嵌入式Linux的软件平台，实现了视频信号的采集和网络传输。发送端由于把图像压缩和网络功能集成到一个体积很小的设备内，并直接通过无线方式接入GP