基于嵌入式的图像采集系统的设计，冯涛，沈维聪，嵌入式系统具有低成本，携带方便，功能强大、低功耗等优点，已被广泛应用于工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线
国科技论文在线 该结构指明了设备驱动所要做的工作,只体内容如下: 在驱动模块加载的时候,向核心子系统注册,并告诉子系统需要支持的设备 在卸载设备驱动程序向核心了系统注销。 当获支持的设各插入或者拔出的时候,调用哪些功能 在初始化函数中 设各驱动调用 函数进行注册。 当驱动模块从系统卸载,调用注销函数 以上介绍了简单设备驱动程序的框架。但是我们要进行的摄像头驱动开发比上述 驱动稍微复杂些。除了之前讲到的驱动还包括图像采集部分的设备驱动 首先,我们需要定义一个数据结构,其中一个包括图片信息、采集模式、解码方式。具 体定义如下。 设备结构 通信通道 摄像头名称 图像采集模式 每秒采集的帧数 能够采集到的图像像素的最大和最小值 国科技论文在线 每幅图像的大小,以像素为单位 图像输出格式 驱动程序需要做的第一件事情就是在 子系统里注册并提供一些 相关信息例如这个驱动程序支持哪种设各当被支持的设备从系统插入或拔出时会冇哪些 动作。所有这些信息都将传送到子系统中。以下代码完成摄像头的注册功能: 以上定义的数据含义如下 是客户端驱动稈序的名称用于避免驱动程序的重复安装和卸绂。 则指向驱动程序的探测函数指针提供给内核的函数用于判断驱 动程序是否能对设备的某个接口进行驱动。 指冋驱动程序中的断开函数的指针当从系统中被移除或者驱动 程序正在从核心中卸载时核心将调用该函数。 列表包含了一系列该驱动程序可以支持的所有不同类型的设备如没有 设置该列衣则该驱动程序中的探测回调函数不会被调用。 系统启动时,首先需要加载各种驱动模块,然后向系统注册了生产厂商号码 和产品号 。当设各连接到主机上,系统会检测它的 和 如果与驱动模块的注册内容匹配,则将该驱动程序与设备挂接起来。当插入摄像头时,系 统会调用 函数。参数指定了设备信息 网数验证所有可选配置的有 效性,并调用 模块的 函数向 系统注册。 当系统完成驱动注册后,调用 和 跞数完成对设备的初始化过程:填写各个寄存器值、启动 摄像头。系统运行到这一步,基木完成了对摄像头驱动加载及设备初始化。接卜来需要通 过读取用户设定的图像规格,其中包括:图像格式、分辨率、颜色深度、对比度和亮度等参 数。这些数值的读取都是通过以下函数实现的 在得到这些参数值后,再调用一套函数,实现参数的设置。每个参数设置函数和之前的 参数取值函数是一一对应的。具体函数如下 国科技论文在线 通过调用上面的函数,我们基本得到了所需的参数值,这样我们就可以启动摄像头了。 当然我们还需要 来关闭摄像头 至此,摄像头驱动的驱动基夲完成。通过这些函数的设置我们可以把具体的硬件电路抽 象化为数据结构中的参数佶。接下来我们可以通过驱动来调用这些函数,实现对参数 的赋值、打开设备、采集图像和关闭设备等一系列的过程。 重新编译、运行内核时,在串口反馈信息中会显 摄像头驱动程序成功加载。如 图所示 17ARM门# ull 3pDod uSB 0ui只ac2110-。h liEver/usL/medievimi 241/25 USH Web camera found. Typc vimicro Zc30-P 乇连接02:16ANW:15041AN铺 图3串口反馈信息 下的图像采集编程 简称是中关于视频设备的内核驱动,它为针对视频设备的应用 程序编程提供一系列半标准的接口。利用这个接口,增加一些额外的功能,同时向外 提供了一个属于自己的 我们可以通过调用的来实现各种功能。在 下,视频采集设备的正常使用依赖于对 标准的支持。目前的涵盖了视、 音频流捕捉及处理等内容 摄像头也属于它支持的范畴 中定义的主要数据结构 这些数据结构都是由 支持的,它们的用途如下 包含摄像头的基本信息,例如设备名称、支持的最大最小分辨率、 信号源信息等,分别对应着结构体中成员变量 信号源个数、等; 包含设备采集图像的各种属性,如 亮度、色调、 对比度、 色度 深度等; 用于内存映射: 利用 进行映射的帧信息,实际上是输入到摄像头存储器缓冲中的 帧信息,包括(帧的大小)、 最多支持的帧数)、 每帧相对基址的偏移。 系统在采集图像之前,需要初始化这些数据结构中的参数值,系统才能够按照要求采集 图像数据。 国科技论文在线 在摄像头被驱动后,只需要再编写个对祧频流采集的应用程序就可以了。根据 嵌入式系统开发特征,宄在宿主机上编写应用程序,再使用交叉缤译器进行编译链接,生成 在目标平台的可执行文件。宿主机与目标板通信采用打印终端的方式进行交叉调试,成功后 移植到目标平台 图像采集编程流程 打开视频设备; 读取设备信息 更改设备当前设置 视频采集得到图像信息; 对采集到的图像进行处理; 关闭视频设备。 本文编写采集程序是在安装操作系统的宿主机机上进行的,之后再移植到开 发板上。下面是县体论述。 之前我们讲到了在中定义的主要数据结构及其功能。对应着这些内容,我们需要 对这些数据结构进行定义,以抽象化一个视频设备。以下是具体的定义内容 定义文什描述符 定义一个设备 内存映射 摄像头基本信息 映射内存大小 图像缓冲帧 摄像头类型 摄像头名称 采集方式, 柊式 颜色深度 图像宽度 图像高度 有了这个数据结构定义,我们就可以调用库文件,实现对摄像头的初始化、打廾 摄像头、采集图像和关闭摄像头的操作。采集程序中定义了如下的函数,以实现前面讲到的 功能 初始化摄 像头设备。包含了之前定义的数据结构中的基本信息。另外还要对摄像头采集图像的大 小、采集模式等参数进行赋值。 采集图像主程序。 为图像的文件名, 我们可以通过对文件名的设置来确定图像保存的位置。 关闭摄像头 采集图像的大小。 国科技论文在线 错误信息。 因为我们是通过调用采集主函数 米实现图像 的采集和保存的,所以需要详细的讲解一下该函数的构成。以下是该函数的具体内容 读方式采集 首先,我们需要定义几个参数,如下: 定义一个文件类型指针,指向我们采集到的图像文件 定义一个整型变量,记录从内存中读取的数据量 定义一个整型变量,指明一帧图像的数据量 定义个整型变量,指明运行吋的错误返回值 定义·个整型变量,指明我们需要的图像大小。 接着我们调用 函数,把存放于图像缓冲区的数据读 入到指定的临时文件中。之后根据我们对图像的大小、亮度、对比度等要求转化之前采集到 的图像数据,最后我们打开一个文件,把图像数据写入到该文什中并保存。 结论 本文设计了种嵌入式视频采集系统,该系统小巧,并且在保证当前信息完整的情况下, 尽可能少的占用存储容量,实现了该系统的图像采集、存储和重现功能。在硬件规划上,采 用实用简单的接口通信。且系统中预留了丰富的外设接口,便于今后的展升级 国科技论文在线 参考文献 孙天泽袁文菊嵌入式设计及 驱动开发指南基于 处理器北京电子工业出版社 吴迪张军平张文军嵌入式计算机中主机控訇器的研宄与设计计算机工程学报 雷丽文微机原理与接口技术北京:电子工业出版社, 冯国进嵌入式 驱动程序设计从入门到精通北京清华大学出版社 潘曰龙,黄宁,姚伏天等 钦入式 系统构建与应用北京北京航空航天大学出版社 陈掐华,侯安华,刘昐盼基于的嵌入式系统开发与实例北京人民邮电出版社