基于ARM+Linux的視頻采集編碼系統(tǒng)設(shè)計

　　Linux 系統(tǒng)通過URB實(shí)現(xiàn)USB 傳輸。為提高有效數(shù)據(jù)的傳輸速度可擴(kuò)大 URB的緩沖來降低每個USB 事務(wù)中握手信息所占比例。每次 USB 傳輸都需要在操作系統(tǒng)中進(jìn)行URB的建立、發(fā)出、回收和數(shù)據(jù)整理等階段?？山蓚€URB，當(dāng)?shù)却粋€ URB被回收時，也就是圖像正在被傳感器采集時同時處理、初始化另一個 URB，并在回收后立刻將其發(fā)出。兩個URB交替使用，大大提高了系統(tǒng)處理的時間效率。

　　在編譯器部分將 Linux 下的攝像頭驅(qū)動程序中Makefile 文件中相關(guān)行修改為CC=/opt/host/armv4l/bin/armv4l-unknown-gcc-linux，修改 Config.in 文件，這樣在配置內(nèi)核的時候才可以看見驅(qū)動程序的名稱。同時對下列與處理器相關(guān)的部分進(jìn)行修改，即可實(shí)現(xiàn)對S3C2440 的USB 驅(qū)動的移植。

　　(1)PCI 接口處理

　　由于S3C2440 的USB 主機(jī)控制器不包含 PCI 接口，因此需要刪除 usb-ochi.c中與PCI接口相關(guān)的代碼。

　　(2)寄存器地址設(shè)置

　　在usb-ochi.c中，使S3C2440 的USB 主機(jī)控制器寄存器的起始地址(0x49000000) 初始化ochi->regs。

　　(3)主機(jī)控制器中斷設(shè)置

　　在usb-ochi.c中，使S3C2440 的USB 主機(jī)控制器寄存器的中斷向量初始化 ochi->irq 。

　　(4)根HUB端口數(shù)目設(shè)置

　　在usb-ochi.c 中，定義根HUB的下行端口數(shù)目為 2(#define MAX_ROOT_PORTS

　　2)，MAX_ ROOT_PORTS 的默認(rèn)值為150。

　　(5)修改 Makefile和Config.in 文件

　　修改完成后執(zhí)行 make命令，即可生成所需要的帶有.o 后綴的驅(qū)動文件。

　　驅(qū)動程序設(shè)計完成并編譯成功后，使用動態(tài)加載的方法添加到內(nèi)核中。首先在宿主機(jī)上交叉編譯好驅(qū)動模塊，然后通過串口下載到開發(fā)板上，再使用 insmod 命令將驅(qū)動掛載，攝像頭驅(qū)動便可成功添加，通過 lsmod 命令可以查看當(dāng)前馭動添加的情況。

　　4 視頻采集

　　系統(tǒng)軟件基于VFL 開發(fā)，基本流程原理如圖3。其中最關(guān)鍵的步驟就是視頻數(shù)據(jù)的采集，一般有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是直接讀取，二是內(nèi)存映射的方法。

　　1) 定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　程序中需要定義一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如：video_capability ，包含攝像頭的基本信息;video_picture，包含設(shè)備采集圖像的各種屬性;video_mmap，用于內(nèi)存映射;video_mbuf ，利用mmap 進(jìn)行映射的幀信息，實(shí)際上是輸入到攝像頭存儲器緩沖中的幀信息;video_Window，包括設(shè)備采集窗口的各種參數(shù)。

　　Linux 系統(tǒng)中把設(shè)備看成設(shè)備文件，在用戶空間可以通過標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)操作設(shè)備文件，從而達(dá)到與設(shè)備通信交互的目的。用 ioctl 函數(shù)來控制1/O 通道。

　　2) 采集程序?qū)崿F(xiàn)過程

　　1. 打開視頻設(shè)備

　　在linux中視頻設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備文件為/dev/video0 ，采用open 函數(shù)來打開視頻設(shè)備。

　　2. 獲取設(shè)備信息和視頻信息并進(jìn)行設(shè)置

　　開啟設(shè)備文件后，通過調(diào)用 camera_get_capability() 和camera_get_picture() 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備信息以及圖像信息的獲取。這兩個函數(shù)均通過調(diào)用ioctl() 函數(shù)來取得設(shè)備和圖像的相關(guān)信息，并將取得的信息放到 video_capability 結(jié)構(gòu)里。若需對圖像信息進(jìn)行設(shè)置時，先給video_picture 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對象中所要修改的變量進(jìn)行重新賦值，然后通過 ioctl 函數(shù)的VIDIOCGPICT來進(jìn)行設(shè)置。通過調(diào)用 ioctl VIDIOCGPICT可設(shè)置所采集圖像的屬性。