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

圖（1） 硬件結(jié)構(gòu)原理圖

圖（1）中各個主要模塊基本組成描述如下：

① 微處理器（MPU）：針對開發(fā)多媒體視頻終端的需要，并考慮到系統(tǒng)外圍設備的需求情況，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203MHz [1]。

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

③ FLASH存儲器采用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，可擴展為4個USB外圍接口，分別連接圖（1）中所示的四個外圍設備。

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，其用于嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿κ遣蝗葜靡傻摹＼浖糠值拇罱ㄖ饕蕾囉谝韵氯齻€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板，實現(xiàn)引導程序的裝載[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)要進行動態(tài)的擦寫FLASH，所以采用了支持此功能的YAFFS文件系統(tǒng)[3]。

Linux平臺的驅(qū)動一般分為字符設備、塊設備和網(wǎng)絡設備三種類型。而在Linux下要使系統(tǒng)所掛接的外部設備正常工作，必須加載相應的驅(qū)動程序。 Linux下對于一個硬件的驅(qū)動，可以有兩種方式：一種是直接加載到系統(tǒng)的內(nèi)核當中去，另一種是以模塊方式進行加載，就是在編譯內(nèi)核的時候，同時生成可重定位的目標文件（.o文件）[4]。項目中所用的SBC2410X的實驗板的USB主控器驅(qū)動程序模塊為USB-OHCI- S3C2410.o。在Linux下要采集視頻類數(shù)據(jù)，需要加載Video4Linux驅(qū)動模塊Videodev.o。然后再加相應的攝像頭驅(qū)動程序。在項目開發(fā)中，我們所使用的攝像頭采用的USB控制器為ov511+，所對應的驅(qū)動程序模塊為ov511.o。所以在系統(tǒng)啟動時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，重點參照了vidcat進行了V4L編程，使用了v4l.c和 vidcat.c 中的函數(shù)，經(jīng)過交叉編譯，在實驗板上實現(xiàn)了實時圖像采集的目的。

在圖(2)中顯示了各個模塊之間的關(guān)系，其中從上到下的箭頭流向表示通過各個模塊啟動和配置攝像頭，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)動程序是以81為主設備號，在編寫應用程序的時候，要通過打開一個具有該主設備號的設備文件來建立與設備驅(qū)動程序的通信，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，因為要對文件進行操作，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準Video for Linux (簡稱V4L)。這個標準定義了一套接口，內(nèi)核、驅(qū)動、應用程序以這個接口為標準進行通信。