嵌入式Linux平台的图像采集与传输设计
嵌入式linux平台的图像采集与传输设计
o概述
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 系统组成
1．1 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、i／o口、rtc、8通道10位adc和触摸屏接口、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。
1．2 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。
2 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：
2．1 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 ov5llcamera 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 videodev．o
执行以下命令安装视频输入设备驱动模块：
insmod usbcore．o
insmod usb-ohci-s3c2410．ko
insmod ov511．o
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。
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1 系统组成
1．1 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、i／o口、rtc、8通道10位adc和触摸屏接口、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。
1．2 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。
2 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：
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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 ov5llcamera 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：
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执行以下命令安装视频输入设备驱动模块：
insmod usbcore．o
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