基于ARM+Linux的視頻采集編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　Linux 系統(tǒng)通過(guò)URB實(shí)現(xiàn)USB 傳輸。為提高有效數(shù)據(jù)的傳輸速度可擴(kuò)大 URB的緩沖來(lái)降低每個(gè)USB 事務(wù)中握手信息所占比例。每次 USB 傳輸都需要在操作系統(tǒng)中進(jìn)行URB的建立、發(fā)出、回收和數(shù)據(jù)整理等階段。可建立兩個(gè)URB，當(dāng)?shù)却粋€(gè) URB被回收時(shí)，也就是圖像正在被傳感器采集時(shí)同時(shí)處理、初始化另一個(gè) URB，并在回收后立刻將其發(fā)出。兩個(gè)URB交替使用，大大提高了系統(tǒng)處理的時(shí)間效率。

　　在編譯器部分將 Linux 下的攝像頭驅(qū)動(dòng)程序中Makefile 文件中相關(guān)行修改為CC=/opt/host/armv4l/bin/armv4l-unknown-gcc-linux，修改 Config.in 文件，這樣在配置內(nèi)核的時(shí)候才可以看見(jiàn)驅(qū)動(dòng)程序的名稱(chēng)。同時(shí)對(duì)下列與處理器相關(guān)的部分進(jìn)行修改，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)S3C2440 的USB 驅(qū)動(dòng)的移植。

　　(1)PCI 接口處理

　　由于S3C2440 的USB 主機(jī)控制器不包含 PCI 接口，因此需要?jiǎng)h除 usb-ochi.c中與PCI接口相關(guān)的代碼。

　　(2)寄存器地址設(shè)置

　　在usb-ochi.c中，使S3C2440 的USB 主機(jī)控制器寄存器的起始地址(0x49000000) 初始化ochi->regs。

　　(3)主機(jī)控制器中斷設(shè)置

　　在usb-ochi.c中，使S3C2440 的USB 主機(jī)控制器寄存器的中斷向量初始化 ochi->irq 。

　　(4)根HUB端口數(shù)目設(shè)置

　　在usb-ochi.c 中，定義根HUB的下行端口數(shù)目為 2(#define MAX_ROOT_PORTS

　　2)，MAX_ ROOT_PORTS 的默認(rèn)值為150。

　　(5)修改 Makefile和Config.in 文件

　　修改完成后執(zhí)行 make命令，即可生成所需要的帶有.o 后綴的驅(qū)動(dòng)文件。

　　驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)完成并編譯成功后，使用動(dòng)態(tài)加載的方法添加到內(nèi)核中。首先在宿主機(jī)上交叉編譯好驅(qū)動(dòng)模塊，然后通過(guò)串口下載到開(kāi)發(fā)板上，再使用 insmod 命令將驅(qū)動(dòng)掛載，攝像頭驅(qū)動(dòng)便可成功添加，通過(guò) lsmod 命令可以查看當(dāng)前馭動(dòng)添加的情況。

　　4 視頻采集

　　系統(tǒng)軟件基于VFL 開(kāi)發(fā)，基本流程原理如圖3。其中最關(guān)鍵的步驟就是視頻數(shù)據(jù)的采集，一般有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是直接讀取，二是內(nèi)存映射的方法。

　　1) 定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　程序中需要定義一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如：video_capability ，包含攝像頭的基本信息;video_picture，包含設(shè)備采集圖像的各種屬性;video_mmap，用于內(nèi)存映射;video_mbuf ，利用mmap 進(jìn)行映射的幀信息，實(shí)際上是輸入到攝像頭存儲(chǔ)器緩沖中的幀信息;video_Window，包括設(shè)備采集窗口的各種參數(shù)。

　　Linux 系統(tǒng)中把設(shè)備看成設(shè)備文件，在用戶(hù)空間可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)操作設(shè)備文件，從而達(dá)到與設(shè)備通信交互的目的。用 ioctl 函數(shù)來(lái)控制1/O 通道。

　　2) 采集程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程

　　1. 打開(kāi)視頻設(shè)備

　　在linux中視頻設(shè)備對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件為/dev/video0 ，采用open 函數(shù)來(lái)打開(kāi)視頻設(shè)備。

　　2. 獲取設(shè)備信息和視頻信息并進(jìn)行設(shè)置

　　開(kāi)啟設(shè)備文件后，通過(guò)調(diào)用 camera_get_capability() 和camera_get_picture() 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備信息以及圖像信息的獲取。這兩個(gè)函數(shù)均通過(guò)調(diào)用ioctl() 函數(shù)來(lái)取得設(shè)備和圖像的相關(guān)信息，并將取得的信息放到 video_capability 結(jié)構(gòu)里。若需對(duì)圖像信息進(jìn)行設(shè)置時(shí)，先給video_picture 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)象中所要修改的變量進(jìn)行重新賦值，然后通過(guò) ioctl 函數(shù)的VIDIOCGPICT來(lái)進(jìn)行設(shè)置。通過(guò)調(diào)用 ioctl VIDIOCGPICT可設(shè)置所采集圖像的屬性。