基于ARM的嵌入式USB图像采集系统

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硕士论文,利用linux的video4linux对摄像头进行编程,同时使用qt来编写界面
西华大学硕土学位论文 对基于 Linux内核的后续图像应用开发具有实用意义。本系统完全基于开放的 平台和模块化的实现方法,具有良好的可移植性,可方便地进行各种扩展。这 种方案所实现的图像采集系统成本低,灵活性高,性能好,是一种优良的解决 方案。本文详细介绍了这种基于 Linux系统和S3C2410A平台的嵌入式图像采集 系统。 关键词:嵌入式,ARM,USB,图像采集, Linux I 西华大学硕士学位论文 Image Capture system Based on Embedded arM Microprocessor and USB camera Power electronics and power drive Candidate: ZHANG Hong Supervisor: DONG Xiu-cheng Abstract Embedded image capture system has small volume, low cost, stability and so on merits, and is widely used in remote monitoring, video phone, computer vision, network meeting and so on field. a new solution of image capture system to avoid many shortcoming of traditional image capture base on microcontroller has been discussed in this paper. According to this new solution based on new high-speed ARM microprocessor S3C2410A and USB camera, adding with Linux operating systems benefit, a high performance image capture system has been build. USB camera has low cost, high performance and easy to purchase, but since long it is difficult to use USB camera in embedded systems. With the rapid development of embedded microprocessor especially ARM, embedded system's performance is greatly improved. Now people often transplant operating system in embedded system to help management and reduce difficulty for application programming Linux is an open source outstanding operating system, if transplant it to embedded system can achieve high effective management and greatly convenient for application programming. Embedded Linux has most Linux operating system's performance and can save many resource, and it's real-time feature is improved according to this solution base on embedded linux operating system we can build a high flexibility image capture system by using features of supporting for USB, network provided by Linux. We use video4Linux to programming USB camera, and II I 西华大学硕士学位论文 realize gathering video data, displaying on LCD and saving picture in file system This paper describe how to build embedded software and hardware platform, USB driver and image capture software. This solution is applicable for most USB camera in market, and you can use this system to realize remote monitoring through Ethernet In this solution, we use video4Linux application programmable interface's data structure, function to realize gathering video data from USB camera, and use embedded gui tool Qt/Embedded to program final application software obtain beautiful GUI. Utilizing powerful function of Linux and it's tools to realize image capture can provide great convenient for later development base on Linux. This system is based on open platform and module structure, so it is easy to be transplanted, can be reused in many applications. Image capture using this good solution can achieve low cost, high flexibility and performance. This paper will guide you to build such image capture system based on S3 C2410 and Linux operating system Keywords: Embedded, ARM, USB, Image Capture, Linux 西华大学硕士学位论文 声明 本人声明所呈交的学术论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西华大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的,论文成 果归西华大学所有,特此声明。 作者签名米x年丁月日 导师签名 冰少 2007年b月/日 西华大学硕士学位论文 版权 西华大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和 借阅,西华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可 以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口,在年解密后适用本授权书; 2、不保变团,适用本授权书。 (请在以上囗内划√) 学位论文作者签名:米 指导教师签名 日期:xyf6 日期: B -83 西华大学硕士学位论文 1绪论 1.1研究的目的和意义 图像采集系统广泛应用于可视电话、远程监控以及网络会议等领域,而在 各种图像处理,视频压缩与传输系统中,它更是必不可少的组件。对图像进行 采集、处理历来都是一个热点,也是一个难点。在众多的图像采集系统中,大 多数都针对特定的用途选择专用的摄像头和视频处理芯片,这种传统的方式存 在不易购买、可扩展性不强、价格昂贵等问题。近年来,对图像采集系统的设 计要求日益提高,在日常生活、科学研究、工业生产中,都迫切需要廉价、易 扩展、功能强劲的图像采集系统。随着计算机与网络技术的飞速发展,普通PC 所使用的USB摄像头由于价格低廉、容易安装使用等优点得到迅速普及。然而 这种利用通用PC机来进行图像采集的方式会随之带来体积大、成本高、无法 嵌入对象内部等显著问题。如何将USB摄像头应用于基于单片机的嵌入式系统 中,构建出低成本、高性能的图像采集系统越来越引起人们的广泛关注。然而 在PC上使用USB摄像头时通常都需要安装由其生产厂商提供的 Windows操作 系统下的专用驱动程序,想在单片机系统中直接应用非常困难。 近年来由于网络、通信、多媒体技术的飞速发展,对高性能嵌入式CPU 的需求十分迫切,为顺应这种潮流,各种高速的32位嵌入式微处理器应运而 生,使得嵌入式系统又进入了一个新的历史发展阶段。在嵌入式系统的高端应 用中,进行多年技术准备的ARM公司适时推出了32位的ARM系列微处理器, 以明显的性能优势迅速奠定了其主流地位。在无线通信、网络及消费类电子产 品中ARM都获得了广泛的应用。在流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游 戏机中,都已经从采用DSP,转而大量利用ARM技术来实现°。 直以来普通PC所使用的USB摄像头要想在嵌入式系统中应用十分困 难。但随着嵌入式操作系统的广泛应用,嵌入式系统与PC机上的开发技术渐 渐融合,加上近年来中星微等免驱摄像头芯片的推出,使得这个难题逐渐有了 解决之道。 由于ARM在嵌入式微处理器市场上的主导地位,所以本课题将研究如何 把USB摄像头应用到基于ARM的嵌入式系统中,同时还将研究嵌入式 Linux 操作系统和与其相关的一系列知识。基于AM和 L inux操作系统的应用开发是 西华大学硕士学位论文 近年来最为流行的一门新技术,被公认为是嵌入式系统的重要发展方向。本次 研究既解决当前的主要问题,又可以为今后的进一步研究奠定基础。 1.2国内外研究现状和发展趋势 基于ARM处理器、 Linux操作系统以及通用USB摄像头而构成的图像采集系 统已经成为当今的研究热点。然而相对于8位的单片机,ARM处理器的体系结 构、软硬件设计都要复杂、困难得多,对嵌入式 Linux操作系统的研究正方兴 未艾。由于这些原因目前国内外对该技术的研究仍然不够深入,还有很大的研 究空间。目前国内外的研究者在利用USB进行图像采集时已取得的主要成就 有: (1)由于新的 Linux内核自带了采用OV51芯片的USB摄像头的驱动程序, 所以采用Ov51l芯片的摄像头(倒例如网眼 webeye3000等)已成功在嵌入式 Linux 上得到应用。 (2)由于市场上采用中星微ZC030P芯片的摄像头非常多,目前已经开发成 功该种USB摄像头的驱动程序,只需为嵌入式 Linux操作系统打上相应的补丁 即可使用。 然而由于USB摄像头的种类繁多,ARM和 Linux本身的复杂性,对这个 课题的研究仍然面临很多困难,主要集中在三个方面: (1)高速的ARM处理器所带来的信号完整性问题。ARM微处理器特别是 高频率的ARM9芯片对电源的噪声,PCB布局布线,阻抗匹配等各方面都提 出了很高的要求,电路设计的复杂性给实现带来了很大的困难。 (2)嵌入式操作系统的应用。在ARM等高端的嵌入式微处理器中已广泛采 用 Linux,而Linx操作系统所涉及的相关知识非常多,这些都给研究带来很 大的难度和挑战。 (3)由于 Windows的统治地位,大家对 Linux下程序开发的积累不多。要 借助嵌入式Iinuⅸ操作系统实现USB摄像头的图像采集,面临着积累少、资 料缺乏等问题。 尽管有诸多困难,但是将USB摄像头应用于嵌入式系统中的趋势越来越 强,成为图像采集的一个重要发展方向。 西华大学硕士学位论文 1.3主要研究内容、途径及技术路线 本论文的主要研究内容是 1.高速ARM微处理器的硬件开发,特别是如何将ARM微处理器构建成 最小系统,扩展各种外围设备以及进行高速电路设计的方法。 2.ARM的体系统结构与编程模型。本次研究了在ARM上进行前后台应用 程序设计的方法,使得从裸机编程到基于嵌入式操作系统的编程转换进行得比 较平稳。在裸机上直接对硬件进行编程也是深入理解 Bootloader、操作系统以 及驱动程序的必备基础。 3.对操作系统的原理及其运行中涉及到的进程、线程、调度等相关基础知 识进行深入研究。对嵌入式Linⅸx操作系统的构成、配置、编译、下载等各方 面进行了深入的研究。 4.针对嵌入式 Linux操作系统下的驱动程序开发和应用程序,图形用户界 面程序的开发进行了研究,特别是如何利用Ⅴideo4 Linux进行图像采集应用程 序的开发。 本论文研究的主要途径是: 利用ARM9开发板进行操作系统移植、驱动程序与应用程序设计等各 种基础知识的学习和研究 2.系统的原理图设计,PCB设计,焊接组装调试。 3.进行软件移植,软硬件联调、测试及验证。 本论文研究的主要技术路线是 先对ARM9开发板进行研究.,理解好硬件设计和软件架构 研究PC机上Iinuⅸ操作系统的安装、操作、程序设计方法 研究嵌入式操作系统的原理,进程及在其间的通信和调度 研究 Linux下设备驱动程序的开发方法,理解内核空间和用户空间 研究嵌入式系统的启动过程,理解 Bootloader,内核和文件系统 研究嵌入式 Linux的开发环境、工具,及其配置、编译方法 研究嵌入式图形用户界面程序的开发技术 研究如何利用Vdeo4 Linux进行图像数据的采集

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    weixin_42028762 老旧资料!
    2020-02-14
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    smile_7x 利用linux的video4linux对摄像头进行编程,不错哦
    2013-07-26
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    robotxiang

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