埃德蒙顿华人社区-Edmonton China

 找回密码
 注册
查看: 750|回复: 0

嵌入式ARM的图像采集与传输设计

[复制链接]
鲜花(0) 鸡蛋(0)
发表于 2010-5-19 20:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!
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。
0 ?, c% ~% {# e4 s1 \! q% Q8 H+ z  1 系统组成
9 F8 N5 B+ Q& K, p: N- S9 x5 n6 w  1.1 统的硬件构成) M! ]4 ?. |: e- B
  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/ l$ p- J5 S- O- |' @

! D, T0 I3 M, i. A' s, e5 e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、I/O口、RTC、8通道10位ADC和触摸屏接口、I2C
" O( g8 L6 e4 o$ @
% l3 O% z/ T" q  u$ j2 q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。8 G0 b; E9 l; R% z! }5 ^
  应用S3C2410处理器平台搭建的发送端硬件结构如图: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
+ b0 \. o+ C0 N1 ?, u' g' F/ l- I0 h# Y/ l! I  D! F
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TTL/CMOS电平的转换。JTAG接口用于下载Bootloader。RJ-45接口用于和以太网连接,下载操作系统Linux内
' I5 T" P' E8 v6 B3 |0 R5 f; e
8 _2 y# {5 b( Q$ I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:与发送终端相比,多了SD卡和LCD显示器。SD卡主要用来存储" r7 b  D0 m: p8 y3 Y6 c
7 V; M. ]0 i, }: w& [/ ~
数据,LCD显示器主要用来显示视频图像。
' k. k; C, U1 G  1.2 系统软件设计
& w" r$ j( }4 q! M  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。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) v% d6 e0 O4 K# F- x

. I1 X5 e) M2 n/ ~" r0 g, _版本为LinIix2.6。文件系统是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。
3 H* r- b) \. y+ E+ z+ G6 L. L  2 视频采集的具体实现
  d$ A: ?/ G; j( k  A  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
! G+ U' W6 u0 @% m( X* |/ K0 A5 e
2 h9 Y; E9 X. m3 X; {+ b$ o( w、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ZC030x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, C# D* J4 u: B/ }) |$ Q2 a

7 }! O' \8 a! O& h) X, W提供了一套统一的API,视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:
5 t( j8 {- ~6 s+ v  2.2 利用Vide041inux实现图像采集
0 N: E9 U7 }1 ^! b  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。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/
7 K/ ]  y  u2 N# M5 f* Z, ~; n$ n: ?+ e: r* m
dev/v4l/video。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:  M9 l' L( [& w
  V4L下视频采集编程首先要打开视频设备:7 o$ Z! o9 H/ Q) N! Y
  Int fd="open"(“/dev/v4l/video”,O_RDONLY);
" K. o& Q$ T/ S$ \8 j% N2 Y' C  If(fd<O)return-l;
+ M6 r$ J6 g/ C  接着对摄像头参数进行设置。一般是先通过I/O控制命令读取设备信息,然后对特定项进行修改,最后通过I/O控制命令保存到内核中。由于篇幅有限源程序不再赘述。
2 k& k' m: l& J3 N$ t$ e( F  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_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; ?9 c! S( }/ \7 V, p* Y
* j/ x! i( I* c* ^2 g- _* a* j. K
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:
$ {; C0 o7 S) [) r' L. i6 X3 h  (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。
& f1 [8 Y7 N' Y5 ?/ B& h  (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
" X5 T8 B5 r/ d/ I  {9 ?- d8 i9 B% a3 T* c
如下语句:7 _; I/ \2 A. g. _. r7 L
  grab_buf.height=240;
/ i7 n' {- [0 q$ f6 o4 i. Y9 y  grab_buf.width=320;* Z+ u& ~. b& T3 e0 u7 b6 b
  grab—buf.format=VIDEO_PALETTE_RGB24;
/ T" L1 s% D. f1 c  u1 E1 N  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_vm.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,grab_fd,O)操作。这样设备文件的内容就映射7 \4 y% z6 Q3 U* e/ ]" W
0 i& B! W* E5 L+ K! f) I
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,失败时返回值为-1。6 K/ f  I0 Y  M* X  Y, a; Z
  2.1 摄像头驱动的实现. h; o; d" ^- p. C6 N2 M1 c
  1)配置Vide04linux内核# O+ k+ F( i& T' u
  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:
7 ~. v9 @. [- o) e  P  Device driver--->& W9 n9 \0 Z+ @: X9 w
  Multimedia devices--->& T% r5 J/ I: n/ y! z9 W" _
  <*>Video for linux
( `7 n9 d6 g% V  2)配置OV511驱动5 E: {  q" E/ X3 H7 }
  返回主菜单,在进入“USB support--->”菜单选项,然后将USB OV5llcamera support设置为模块,即:+ |1 B8 S8 X$ e: L+ c
  SUB suppor--->
4 w2 E# C! ?) b  <*>USB OV5llcamera support(NEW)
6 f4 G! e8 @9 u3 K  3)模块安装
' Y( \& _* K9 c6 c  执行以下命令安装视频输入模块:& h/ c+ ?. t9 e5 D3 G4 \
  insmod videodev.o' F; c0 ^4 B( x0 l& w
  执行以下命令安装视频输入设备驱动模块:
6 G7 }" s' [& u# a( M: W6 B  insmod usbcore.o
8 l: M, o9 O) `8 F" s2 I  insmod usb-ohci-s3c2410.ko, @1 ^5 m# S3 N; P* l) L
  insmod ov511.o
6 ~  Y  ?: q1 \% W0 [  由于使用的设备是USB接口的摄像头,所以在加载ov511.o模块前,需要加载USB内核驱动和主机控制器驱动。) G) ^, \. ^6 d7 o0 [1 E
  3 无线传输模块$ e* V- j" E; v7 Y; g! Q5 I
  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85.6 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。
' C1 m: |" n" d7 z* ?" E- O7 g3 I转自:http://www.3gtarena.com/
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

联系我们|小黑屋|手机版|Archiver|埃德蒙顿中文网

GMT-7, 2026-6-30 06:38 , Processed in 0.128160 second(s), 10 queries , Gzip On, APC On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表