基于ARM的嵌入式USB图像采集与显示

引言

　　目前市场上大部分的图像采集与处理系统是基于DSP 芯片的，这种图像采集与处理系统成本高、功耗高、体积约束等特点并不适用于一些简单的应用。随着USB 摄像头的普及和基于ARM 的嵌入式芯片的快速发展，将二者结合的便携性越来越受人们欢迎。本文介绍了一种基于三星S3C2440A 芯片的嵌入式USB 摄像头图像采集与显示方案，该方案具有良好的可移植性和扩展性，并且成本、大小和实时处理都能够满足市场需求。

　　1 系统架构

　　系统通过当前市场上应用最广泛的中芯微公司生产的zc301p 芯片的USB 摄像头进行图像采集，然后将图像信息传送到ARM 芯片中进行处理，最终通过基于Qt/Embedded 编写的图形显示程序在LCD 上实时显示。系统的整体架构如图1 所示。

　　2 视频图像采集

　　系统采用中芯微公司生产的zc301p 芯片的USB 摄像头作为图像采集设备，并介绍了基于Video4Linux 编程协议进行视频图像采集的一般过程。

　　2.1 USB 摄像头驱动

　　Linux 内核能够很好地支持OHCI（开放式主机控制接口协议），并且能够很好地支持包括OV511系列摄像头在内的各种各样的USB 设备，但是并不包括zc301pUSB 摄像头。直到后来2.6.27 版本左右的内核中才增加了针对zc301 系列芯片的驱动，统称为Linux UVC.本文采用的是Linux2.6.32.2 版本内核，只需要对内核进行简单的配置，就可以实现功能了。

　　在配置菜单选项中，设备驱动是最重要的配置项。选择的配置项如下：

　　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

　　现在，内核被配置成可以支持Video4Linux 的视频接口，并且加入了支持zc301pUSB 摄像头的驱动程序。

　　2.2 基于Video4Linux 的视频图像采集程序设计

　　Video4Linux（简称V4L）为目前市场常见的电视捕获卡和并口及USB 口的摄像头提供统一的编程接口。在Linux 内核中它为用户空间提供统一的编程接口，V4L 分为两层：底层是音频和视频设备驱动程序的内核；上层为系统提供一些API 接口信息。视频图像采集流程如图2 所示。

　　（1）打开视频设备。

　　在Linux 中视频设备是被作为设备文件来执行的，本文USB 摄像头的设备文件名为/dev/video0.

　　int my_v4l_open （char*dev，my_v4l_STruct*vd） 函数用于打开视频设备并初始化摄像头设备，该函数调用open 函数可以读设备文件，成功返回设备描述符，失败返回- 1.主要程序代码如下：

　　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）；}

　　……}