嵌入式Linux系统的图像采集与显示

1 系统平台的硬件结构

本文使用的系统平台硬件功能框图如图1所示，该平台采用Samsung公司的处理器S3C2410。该处理器内部集成了ARM公司 ARM920T处理器核的32位微控制器，资源丰富，带独立的16KB的指令Cache和16KB数据Cache，LCD控制器、RAM控制器，NAND 闪存控制器，3路UART、4路DMA、4路带PWM的Timer、并行I/O口、8路10位ADC、Touch Screen接口，I2C接口，I2S接口、2个USB接口控制器、2路SPI，主频最高可达203MHz。在处理器丰富资源的基础上，还进行了相关的配置和扩展，平台配置了16MB 16位的FLASH和64MB 32位的SDRAM，通过以太网控制器芯片AX88796扩展了一个网口，另外引出了一个HOST USB接口。在USB接口上外接一个带USB口的摄像头。另外，还配有分辨率为320×240，256色的LCD。

2 嵌入式Linux简介

Linux操作系统具有相当多的优点，他的内核稳定、功能强大、支持多种硬件平台、源代码完全开放，可裁减和低成本的特性非常适合于嵌入式应用，并且Linux本身直接提供完整的TCP/IP协议，可非常方便地进行网络应用。但Linux内核本身不具备强实时性，且内核体积较大，而且嵌入式系统的硬件资源有限，因此把Linux用于嵌入式系统，必须对Linux进行实时化和嵌入式化，即通过配置内核，裁减shell和嵌入式C库对系统定制，使整个系统能够存放到容量较小的FLASH中，Linux的动态模块加载，使Linux的裁减极为方便，高度模块化的部件使添加非常容易。

整个系统软件是在嵌入式Linux的基础上构建的。S3C2410平台使用的Linux内核是在Linux－2.4.18内核打上 patch－2.4.18－S3C2410这个补丁后编译而成。S3C2410平台使用的文件系统是yaffs，文件系统包括应用程序、模块、配置文件和库等，图像的采集和显示是建立在嵌入式Linux内核之上的，整个软件系统如图2所示。

通常宿主机和目标板上的处理器不同，宿主机通常为Intel处理器，而目标板如图1所示为SAMSUNG S3C2410，所以程序需要使用针对处理器特点的编译器才能生成在相应平台上可运行的代码，GNU编译器提供这样的功能，在编译时，可以选择开发所需的宿主机和目标机，从而建立开发环境。在进行嵌入式开发前的第一步工作就是把一台PC机作为宿主机开发机，并在其上安装指定操作系统。对于嵌入式 Linux，宿主机PC上应安装Linux系统。之后，在宿主机上建立交叉编译调试的开发环境，开发环境的具体建立这里不细谈。本文采用移植性很强的C语言在宿主机上编写视频采集程序，再利用交叉编译调试工具编译链接生成可执行代码，最后向目标平台移植。

3 基于Video4Linux的图像采集

Video4Linux是Linux中关于视频设备的内核驱动，他为针对视频设备的应用程序编程提供一系列接口函数，在Linux下，视频采集设备的正常使用依赖于对Video4 Linux标准的支持。如果使用Video4Linux，在编译内核时，一定要选中Multimedia Devices下的Video for Linux选项，本文针对的设备文件是 / dev / video，使用的器件是基于OV511的USB摄像头。在运行程序前，一定要先加载USB及OV511设备驱动模块，同时加载Video4Linux模块，分别使用命令：modprobe usbcore，modprobe usbohci，modprobe videodev和modprobe ov511，以确保生成设备文件/dev/video，若使用的Linux操作系统不支持modprobe命令，也可使用insmod命令。一般来讲，基于Video4Linux的图像采集的程序流程如图3所示。

以下简单介绍程序的编写，在这里只给出关键部分的实现代码。