基于ARM的嵌入式USB圖像采集與顯示

引言

　　目前市場上大部分的圖像采集與處理系統是基于DSP 芯片的，這種圖像采集與處理系統成本高、功耗高、體積約束等特點并不適用于一些簡單的應用。隨著USB 攝像頭的普及和基于ARM 的嵌入式芯片的快速發展，將二者結合的便攜性越來越受人們歡迎。本文介紹了一種基于三星S3C2440A 芯片的嵌入式USB 攝像頭圖像采集與顯示方案，該方案具有良好的可移植性和擴展性，并且成本、大小和實時處理都能夠滿足市場需求。

　　1 系統架構

　　系統通過當前市場上應用最廣泛的中芯微公司生產的zc301p 芯片的USB 攝像頭進行圖像采集，然后將圖像信息傳送到ARM 芯片中進行處理，最終通過基于Qt/Embedded 編寫的圖形顯示程序在LCD 上實時顯示。系統的整體架構如圖1 所示。

　　2 視頻圖像采集

　　系統采用中芯微公司生產的zc301p 芯片的USB 攝像頭作為圖像采集設備，并介紹了基于Video4Linux 編程協議進行視頻圖像采集的一般過程。

　　2.1 USB 攝像頭驅動

　　Linux 內核能夠很好地支持OHCI（開放式主機控制接口協議），并且能夠很好地支持包括OV511系列攝像頭在內的各種各樣的USB 設備，但是并不包括zc301pUSB 攝像頭。直到后來2.6.27 版本左右的內核中才增加了針對zc301 系列芯片的驅動，統稱為Linux UVC.本文采用的是Linux2.6.32.2 版本內核，只需要對內核進行簡單的配置，就可以實現功能了。

　　在配置菜單選項中，設備驅動是最重要的配置項。選擇的配置項如下：

　　Device Drivers - - - >

　　Multimedia devices - - - >

　　Video For Linux

　　Enable Video For Linux API 1（DEPRECAteD）

　　Video capture adapters - - - >

　　V4L USB devices - - - >

　　USB Video Class （UVC）

　　UVC input events device support

　　GSPCA based webcams - - - >

　　ZC3XXX USB CAMEra Driver

　　USB ZC0301 ［P］Image Processor and Control

　　Chip support

　　現在，內核被配置成可以支持Video4Linux 的視頻接口，并且加入了支持zc301pUSB 攝像頭的驅動程序。

　　2.2 基于Video4Linux 的視頻圖像采集程序設計

　　Video4Linux（簡稱V4L）為目前市場常見的電視捕獲卡和并口及USB 口的攝像頭提供統一的編程接口。在Linux 內核中它為用戶空間提供統一的編程接口，V4L 分為兩層：底層是音頻和視頻設備驅動程序的內核；上層為系統提供一些API 接口信息。視頻圖像采集流程如圖2 所示。

　?。?）打開視頻設備。

　　在Linux 中視頻設備是被作為設備文件來執行的，本文USB 攝像頭的設備文件名為/dev/video0.

　　int my_v4l_open （char*dev，my_v4l_STruct*vd） 函數用于打開視頻設備并初始化攝像頭設備，該函數調用open 函數可以讀設備文件，成功返回設備描述符，失敗返回- 1.主要程序代碼如下：

　　int my_v4l_open（char*dev，my_v4l_struct*vd）{

　　if（（vd- >fd=open（vd- >videodevice，O_RDWR））= =- 1）{

　　printf（“ERROR opening V4L interface”）；

　　exit（1）；}

　　……}