基于S3C2410的嵌入式圖象傳輸系統設計

1 引言

如何更好的獲得監控現場的圖象數據一直是棘手的一個問題，傳統的方法是采用CCD攝象機獲取現場的視頻信息，這種方法易于實現，但成本較高。隨著 ARM系列處理器應用的越來越廣和基于linux的嵌入式技術的迅速發展，利用linux自身帶有的TCP/IP協議來實現遠程監控、圖象傳輸已成為可能。本文提出的正是一種這樣的方法，利用市場上很常見的中星微系列的USB攝象頭來得到現場的圖象數據，利用linux內核中的Video4Linux編程接口函數采集圖象，并把得到的圖象通過Internet傳輸到上位機PC上，在PC上實現圖象的保存和顯示。

2 硬件系統設計原理

系統的硬件功能框圖如圖1所示，CPU采用的是三星公司的S3C2410。該處理器內部集成了A R M 公司A R M 9 2 0 T 處理器核的3 2 位微控制器,并帶有獨立的16KB的指令Cache 和16KB的數據Cache、L C D 控制器、R A M 控制器、NAND 閃存控制器、3路UART、4路DMA 、4路帶PWM 的Timer、并行I/O口、8路10位ADC、觸摸屏接口、I2C接口、I2S接口、2個U S B 接口控制器、2路SPI，主頻最高可達203MHZ。在此基礎上，平臺還進行了相應的配置和擴展，配置了4MB16位的Flash和8MB32位的 SDRAM，通過以太網控制芯片DM9000E擴展了一個網口。引出了一個UART接口，通過RS232可以和宿主機做串口通訊。并引出了一個HOST USB接口，通過在USB接口上外接一個帶USB的攝象頭將采集到的圖象數據放入輸入緩沖區中。對緩沖區的數據進行處理，最后通過網口發送到 Internet上，在PC上保存和接收。

圖 1 S3C2410系統平臺的硬件功能框圖

3 軟件系統設計

本文的軟件系統設計采用C/S（客戶機/服務器）模式，以S3C2410平臺作為服務器，以PC作為客戶端。服務器的主要任務是把得到的圖象數據發送到Internet上去，客戶端的任務主要是從Internet上接收得到的數據，并把數據以保存成文件。下面分別討論兩者的具體實現。

3.1 服務器端軟件系統設計

3.1.1 建立宿主機開發環境

本文以PC為宿主機，并帶有RedHat9.0系統，開發環境就建立在這個平臺上，其主要包括：交叉編譯器的的選擇和安裝、NFS和TFTP服務器的配置等。

對于嵌入式系統的開發，由于沒有足夠的資源在目標板上運行開發工具和調試工具，所以通常采用交叉編譯調試的方式。開發時使用宿主機上的交叉編譯、匯編及連接工具形成可執行的二進制代碼。然后把可執行文件下載到目標機上運行。本文采用的交叉編譯器為arm-linux- gcc，具體安裝不再贅述。為了方便調試和下載燒寫，可讓宿主機支持NFS和TFTP服務器。需要特別說明的是為了支持TFTP服務器需要在安裝 RedHat9.0時須選擇完全安裝，如果沒有選擇完全安裝，需要將第三張光盤里面的tftp-server-0.32-4.i386.rpm和 tftp-0.32-4.i386.rpm安裝到宿主機下。

3.1.2 攝象頭驅動程序的實現

系統采用的是最普通的USB攝像頭，主芯片為中星微ZC0301P。這種攝象頭的一個特點是可以實現硬件JPEG編碼。其驅動程序的編寫重點包括下面的內容：提供基本的I/O 操作接口函數open、read、write、close的實現、對中斷的處理實現、內存映射功能以及對I/O 通道的控制接口函數ioctl的實現等，并把它們定義在struct file_operations中。這樣當應用程序對設備文件進行諸如open、close、read、write等系統調用操作時，Linux內核將通過file_operations結構訪問驅動程序提供的函數。