Linux 下基于ARM920T 的USB 攝像頭圖像采集

1、基于ARM920T的USB攝像頭圖像采集硬件平臺(tái)

圖（1） 硬件結(jié)構(gòu)原理圖

圖（1）中各個(gè)主要模塊基本組成描述如下：

① 微處理器（MPU）：針對(duì)開發(fā)多媒體視頻終端的需要，并考慮到系統(tǒng)外圍設(shè)備的需求情況，本系統(tǒng)采用SAMSUNG公司內(nèi)嵌ATM920T內(nèi)核的三星S3C2410處理器。最高主頻可達(dá)203MHz [1]。

② SDRAM存儲(chǔ)部分采用兩顆Hynix公司的HY57V561620CT內(nèi)存，大小為32M。

③ FLASH存儲(chǔ)器采用SAMSUNG公司的K9F1208UOM Nand Flash，大小為64M。

④ USB集線器芯片：采用ALCOR MICRO公司的AU9254A21，可擴(kuò)展為4個(gè)USB外圍接口，分別連接圖（1）中所示的四個(gè)外圍設(shè)備。

⑤ LCD：采用Sharp公司的3.5寸LCD，分辨率為240×320。

2、基于ARM920T的USB攝像頭圖像采集的軟件系統(tǒng)

由于嵌入式Linux具有成本低、代碼開放、移植性好的特點(diǎn)，其用于嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿κ遣蝗葜靡傻?。軟件部分的搭建主要依賴于以下三個(gè)部分：

① Boatloader：可以從SAMSUNG公司的官方網(wǎng)站獲取，經(jīng)過交叉編譯生成映像文件，然后通過JTAG接口將映像燒寫到目標(biāo)板，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)程序的裝載[2]。

② Kernel：本系統(tǒng)采用Linux-2.4.18.tar.gz版本的內(nèi)核。

③ 文件系統(tǒng)：由于本系統(tǒng)要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的擦寫FLASH，所以采用了支持此功能的YAFFS文件系統(tǒng)[3]。

Linux平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)一般分為字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備三種類型。而在Linux下要使系統(tǒng)所掛接的外部設(shè)備正常工作，必須加載相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。 Linux下對(duì)于一個(gè)硬件的驅(qū)動(dòng)，可以有兩種方式：一種是直接加載到系統(tǒng)的內(nèi)核當(dāng)中去，另一種是以模塊方式進(jìn)行加載，就是在編譯內(nèi)核的時(shí)候，同時(shí)生成可重定位的目標(biāo)文件（.o文件）[4]。項(xiàng)目中所用的SBC2410X的實(shí)驗(yàn)板的USB主控器驅(qū)動(dòng)程序模塊為USB-OHCI- S3C2410.o。在Linux下要采集視頻類數(shù)據(jù)，需要加載Video4Linux驅(qū)動(dòng)模塊Videodev.o。然后再加相應(yīng)的攝像頭驅(qū)動(dòng)程序。在項(xiàng)目開發(fā)中，我們所使用的攝像頭采用的USB控制器為ov511+，所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序模塊為ov511.o。所以在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)必須要通過如下命令：

>>insmod usb-ohci-s3c2410.o

>>insmod ov511.o

來加載所需要的模塊。通過開源項(xiàng)目spca5xx可以得到上邊所需模塊的全部源代碼。上層軟件部分我們參考了 vidcat，vgrabber，w3cam，gqcam這幾種軟件的操作過程，重點(diǎn)參照了vidcat進(jìn)行了V4L編程，使用了v4l.c和 vidcat.c 中的函數(shù)，經(jīng)過交叉編譯，在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)圖像采集的目的。

在圖(2)中顯示了各個(gè)模塊之間的關(guān)系，其中從上到下的箭頭流向表示通過各個(gè)模塊啟動(dòng)和配置攝像頭，從下到上的箭頭流向表示由攝像頭所采集的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)各個(gè)模塊采集到用戶指定的位置。

3、在Linux下采集并顯示USB攝像頭數(shù)據(jù)

Linux下攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序是以81為主設(shè)備號(hào)，在編寫應(yīng)用程序的時(shí)候，要通過打開一個(gè)具有該主設(shè)備號(hào)的設(shè)備文件來建立與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的通信，我們所使用的Linux沒有該文件，所以需要手工創(chuàng)建，并建立其軟連接，因?yàn)橐獙?duì)文件進(jìn)行操作，所以要改變其訪問權(quán)限為666。我們用到的 videodev.o模塊即為視頻部分的標(biāo)準(zhǔn)Video for Linux (簡(jiǎn)稱V4L)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了一套接口，內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用程序以這個(gè)接口為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。