嵌入式Linux系統的圖像采集與顯示

1 系統平臺的硬件結構

本文使用的系統平臺硬件功能框圖如圖1所示，該平臺采用Samsung公司的處理器S3C2410。該處理器內部集成了ARM公司 ARM920T處理器核的32位微控制器，資源豐富，帶獨立的16KB的指令Cache和16KB數據Cache，LCD控制器、RAM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、Touch Screen接口，I2C接口，I2S接口、2個(gè)USB接口控制器、2路SPI，主頻最高可達203MHz。在處理器豐富資源的基礎上，還進(jìn)行了相關(guān)的配置和擴展，平臺配置了16MB 16位的FLASH和64MB 32位的SDRAM，通過(guò)以太網(wǎng)控制器芯片AX88796擴展了一個(gè)網(wǎng)口，另外引出了一個(gè)HOST USB接口。在USB接口上外接一個(gè)帶USB口的攝像頭。另外，還配有分辨率為320×240，256色的LCD。

2 嵌入式Linux簡(jiǎn)介

Linux操作系統具有相當多的優(yōu)點(diǎn)，他的內核穩定、功能強大、支持多種硬件平臺、源代碼完全開(kāi)放，可裁減和低成本的特性非常適合于嵌入式應用，并且Linux本身直接提供完整的TCP/IP協(xié)議，可非常方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )應用。但Linux內核本身不具備強實(shí)時(shí)性，且內核體積較大，而且嵌入式系統的硬件資源有限，因此把Linux用于嵌入式系統，必須對Linux進(jìn)行實(shí)時(shí)化和嵌入式化，即通過(guò)配置內核，裁減shell和嵌入式C庫對系統定制，使整個(gè)系統能夠存放到容量較小的FLASH中，Linux的動(dòng)態(tài)模塊加載，使Linux的裁減極為方便，高度模塊化的部件使添加非常容易。

整個(gè)系統軟件是在嵌入式Linux的基礎上構建的。S3C2410平臺使用的Linux內核是在Linux－2.4.18內核打上 patch－2.4.18－S3C2410這個(gè)補丁后編譯而成。S3C2410平臺使用的文件系統是yaffs，文件系統包括應用程序、模塊、配置文件和庫等，圖像的采集和顯示是建立在嵌入式Linux內核之上的，整個(gè)軟件系統如圖2所示。

通常宿主機和目標板上的處理器不同，宿主機通常為Intel處理器，而目標板如圖1所示為SAMSUNG S3C2410，所以程序需要使用針對處理器特點(diǎn)的編譯器才能生成在相應平臺上可運行的代碼，GNU編譯器提供這樣的功能，在編譯時(shí)，可以選擇開(kāi)發(fā)所需的宿主機和目標機，從而建立開(kāi)發(fā)環(huán)境。在進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)前的第一步工作就是把一臺PC機作為宿主機開(kāi)發(fā)機，并在其上安裝指定操作系統。對于嵌入式 Linux，宿主機PC上應安裝Linux系統。之后，在宿主機上建立交叉編譯調試的開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)環(huán)境的具體建立這里不細談。本文采用移植性很強的C語(yǔ)言在宿主機上編寫(xiě)視頻采集程序，再利用交叉編譯調試工具編譯鏈接生成可執行代碼，最后向目標平臺移植。

3 基于Video4Linux的圖像采集

Video4Linux是Linux中關(guān)于視頻設備的內核驅動(dòng)，他為針對視頻設備的應用程序編程提供一系列接口函數，在Linux下，視頻采集設備的正常使用依賴(lài)于對Video4 Linux標準的支持。如果使用Video4Linux，在編譯內核時(shí)，一定要選中Multimedia Devices下的Video for Linux選項，本文針對的設備文件是 / dev / video，使用的器件是基于OV511的USB攝像頭。在運行程序前，一定要先加載USB及OV511設備驅動(dòng)模塊，同時(shí)加載Video4Linux模塊，分別使用命令：modprobe usbcore，modprobe usbohci，modprobe videodev和modprobe ov511，以確保生成設備文件/dev/video，若使用的Linux操作系統不支持modprobe命令，也可使用insmod命令。一般來(lái)講，基于Video4Linux的圖像采集的程序流程如圖3所示。

以下簡(jiǎn)單介紹程序的編寫(xiě)，在這里只給出關(guān)鍵部分的實(shí)現代碼。