基于S3C2410的的圖像采集系統

引言

圖像采集與存儲功能構成的嵌入式監控系統是安全防范技術體系中不可缺少的重要組成部分，隨著微電子技術和軟件技術的發展，嵌入式技術也有了長足的進步。因此，基于嵌入式技術的圖像數據采集與存儲監控系統以其直觀、方便、信息內容豐富的特點，廣泛應用于許多場合。

監控系統工作于特定的環境下，具有很特殊的環境和結構要求，這對監控系統的軟硬件平臺提出了很高的要求。處理器性能的提高，接口傳輸數據能力的增強，特別是未來高容量存儲器的出現，圖像監控系統的小型化、多功能化是易于實現的，嵌入式技術引入圖像監控系統后，兩個問題需要解決，一是靈活的圖像監控系統結構調整，二是適合監控規范、集圖像和信號檢測與控制一體的交互式軟件的設計。

1 系統平臺的搭建

1.1 硬件平臺的搭建

ARM（AdvancedRISCMachines），既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的統稱，還可以認為是一種技術的名字。

S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用0.18um制造工藝的32位微控制器。該處理器擁有：獨立的16KB指令Cache和16KB數據Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer，I/O口，RTC，8路10位ADC，TouchScreen接口，IIC-BUS接口，IIS-BUS接口，2個USB主機，1個USB設備，SD主機和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高可運行在203MHz。

由S3C2410為核心的圖像采集系統的硬件結構如圖1所示。因為S3C2410內部只有很小的存儲空間，所以我必須外擴系統的存儲器，作為32位的微處理器，S3C2410支持8位，16位和32位尋址方式，有16M×32位的尋址能力，可方便地構建較大地存儲空間，系統的存儲器由FLASH和SDRAM構成。數碼攝像頭通過USB接口與S3C2410芯片連接，通過S3C2410芯片來控制數碼攝像頭對圖像進行采集，并存儲在存儲器中。

1.2 軟件平臺的搭建

嵌入式Linux（EmbeddedLinux）是指對Linux經過裁剪小型化后，可固化在存儲器或單片機中，應用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統。具體的搭建流程如圖2所示。

2 USB攝像頭設備驅動的開發

在Linuxkernel源碼目錄中driver/usb/usb_skeletON.c提供了一個最基礎的USB驅動程序，我們稱為USB骨架。通過他僅需要修改極少的部分，就可以完成一個USB設備的驅動。我們的USB驅動開發也是從它開始的。USB驅動程序結構如下：

該結構指明了USB設備驅動所要做的工作，具體內容如下：

（1）在驅動模塊加載的時候，向USB核心子系統注冊，并告訴子系統需要支持的設備。

（2）在卸載USB設備驅動程序向USB核心子系統注銷。

（3）當獲支持的設備插入或者拔出的時候，調用哪些功能。

在初始化函數中，USB設備驅動調用usb_regiSTer函數進行注冊。

以上介紹了簡單USB設備驅動程序的框架。但是我們要進行的攝像頭驅動開發比上述驅動稍微復雜些。除了之前講到的USB驅動還包括圖像采集部分的設備驅動。

首先，我們需要定義一個數據結構，其中一個包括圖片信息、采集模式、解碼方式。具體定義如下。

LinuxUSB驅動程序需要做的第一件事情就是在LinuxUSB子系統里注冊，并提供一些相關信息，例如這個驅動程序支持哪種設備，當被支持的設備從系統插入或拔出時，會有哪些動作。所有這些信息都將傳送到USB子系統中。以下代碼完成USB攝像頭的注冊功能：

以上定義的數據含義如下ZC301是客戶端驅動程序的名稱，用于避免驅動程序的重復安裝和卸載。

zc301_probe則指向USB驅動程序的探測函數指針，提供給USB內核的函數，用于判斷驅動程序是否能對設備的某個接口進行驅動。

zc301_disconnect指向USB驅動程序中的斷開函數的指針，當從系統中被移除或者驅動程序正在從USB核心中卸載時，USB核心將調用該函數。

zc301_table列表包含了一系列該驅動程序可以支持的所有不同類型的USB設備，如沒有設置該列表，則該驅動程序中的探測回調函數不會被調用。