1 系統平臺的硬體結構

本文使用的系統平臺硬體功能框圖如圖1所示，該平臺採用Samsung公司的處理器S3C2410。該處理器內部集成了ARM公司ARM920T處 理器核的32b微控制器，資源豐富，帶獨立的16kB的指令Cache和16kB資料Cache，LCD控制器、RAM控制器，NAND快閃記憶體控制器，3路 UART、4路DMA、4路帶PWM的Timer、並行I/O口、8路10位ADC、Touch Screen介面，I2C介面，I2S介面、2個USB介面控制器、2路SPI，主頻最高可達203MHz。在處理器豐富資源的基礎上，還進行了相關的配 置和擴充套件，平臺配置了16MB 16b的FLASH和64MB 32位的SDRAM，通過乙太網控制器晶片

AX88796擴充套件了一個網口，另外引出了一個HOST USB介面。在USB介面上外接一個帶USB口的攝像頭。另外，還配有解析度為320×240，256色的LCD。

2 嵌入式Linux簡介

Linux作業系統具有相當多的優點，他的核心穩定、功能強大、支援多種硬體平臺、 原始碼完全開放，可裁減和低成本的特性非常適合於嵌入式應用，並且Linux本身直接提供完整的TCP/IP協議，可非常方便地進行網路應用。但 Linux核心本身不具備強實時性，且核心體積較大，而且嵌入式系統的硬體資源有限，因此把Linux用於嵌入式系統，必須對Linux進行實時化和嵌入 式化，即通過配置核心，裁減shell和嵌入式C庫對系統定製，使整個系統能夠存放到容量較小的FLASH中，Linux的動態模組載入，使Linux的 裁減極為方便，高度模組化的部件使新增非常容易。

整個系統軟體是在嵌入式Linux的基礎上構建的。S3C2410平臺使用的Linux核心是在Linux－2.4.18核心打上patch－2.4.18－S3C2410這個補丁後編譯而成。S3C2410平臺使用的檔案系統是yaffs，檔案系統包括應用程式、模組、配置檔案和庫等，影象的採集和顯示是建立在嵌入式Linux核心之上的，整個軟體系統如圖2所示。

通常宿主機和目標板上的處理器不同，宿主機通常為Intel處理器，而目標板如圖1所示為SAMSUNG-p.htm" rel="nofollow" target="_blank" title="SAMSUNG貨源和PDF資料">SAMSUNG S3C2410

， 所以程式需要使用針對處理器特點的編譯器才能生成在相應平臺上可執行的程式碼，GNU編譯器提供這樣的功能，在編譯時，可以選擇開發所需的宿主機和目標機， 從而建立開發環境。在進行嵌入式開發前的第一步工作就是把一臺PC機作為宿主機開發機，並在其上安裝指定作業系統。對於嵌入式Linux，宿主機PC上應 安裝Linux系統。之後，在宿主機上建立交叉編譯除錯的開發環境，開發環境的具體建立這裡不細談。本文采用移植性很強的C語言在宿主機上編寫視訊採集程 序，再利用交叉編譯除錯工具編譯連結生成可執行程式碼，最後向目標平臺移植。

3 基於Video4Linux的影象採集

Video4Linux是Linux中關於視訊裝置的核心驅動，他為針對視訊裝置的 應用程式程式設計提供一系列介面函式，在Linux下，視訊採集裝置的正常使用依賴於對Video4 Linux標準的支援。如果使用Video4Linux，在編譯核心時，一定要選中Multimedia Devices下的Video for Linux選項，本文針對的裝置檔案是/dev/video，使用的器件是基於OV511的USB攝像頭。在執行程式前，一定要先載入USB及OV511 裝置驅動模組，同時載入Video4Linux模組，分別使用命令：modprobe usbcore，modprobe usbohci，modprobe videodev和modprobe ov511，以確保生成裝置檔案/dev/video，若使用的Linux作業系統不支援modprobe命令，也可使用insmod命令。一般來講，基 於Video4Linux的影象採集的程式流程如圖3所示。

以下簡單介紹程式的編寫，在這裡只給出關鍵部分的實現程式碼。

首先，必須宣告包含2個頭檔案：

在獲取影象資訊後，還可根據需要改變這些資訊，例如對比度、亮度、調色盤等，具體做法是先給video_picture中相應變數賦新值，再利用VIDIOCSPICT ioct1函式。

第2部分，使用mmap方式的單幀圖象採集：

然後呼叫ioct1（grab_fd，VIDIOCSYNC，＆frame）函式，該函式成功返回則表示採集完畢，採集到的影象資料放到以data為起始地址，長度為240×320×3的記憶體區域中，讀取該記憶體中的資料便可得到影象資料。

在此基礎上同樣可實現連續幀的採集，即一次採集連續多幀影象的資料， Video4Linux最多支援一次採集32幀，此時首先要設定grab_buf.frame為要採集的幀數，而每一幀的資料在記憶體中的位置為data＋ grab_vm.offsets[frame]，其中grab_vm為video_mbuf結構體變數的一個宣告，利用ioct1（fd， VIDIOCGMBUF，＆grab_vm）便可獲得grab_vm的資訊。

4 基於FrameBuffer的圖象顯示

當Video4Linux使用mmap方式採集影象時，他總是盡最大努力將影象直接顯示在螢幕上，但並不一定能夠完成，因此一個完整的裝置應該具有影象顯示的功能，一般來講，嵌入式Linux下顯示一幅影象總共有以下幾種方法：

（1）在利用Video4Linux採集影象時，將採集到的圖象資料直接放到 FrameBuffer的記憶體對映區中，而Video4Linux也支援這種功能，利用VIDIOCSFBUF和VIDIOCGFBUF這兩個ioct1 函式，可設定和獲得struct video_buffer。但該方法並不是每個影象採集裝置都支援。

（2）進影象資料存成各種格式（例如bmp），在各種GUI軟體中，均會直接顯示不同格式的影象的函式，如MiniGui中的FillBoxWithBitmap函式。

（3）直接將影象資料寫入FrameBuffer中。

在這裡主要介紹第3種。FrameBuffer裝置是執行在Linux控制檯上的一 個優秀的圖形介面，他幾乎支援所有的硬體，提供了統一的API介面，很好地實現了硬體無關性，他可以直接操作視訊記憶體，而且還留有提供圖形加速功能的介面，運 行時不需要root許可權；FrameBuffer的裝置節點是/dev/fb＊，使用者若要使用他，需要在編譯核心時選中FrameBuffer，其簡單的 使用程式如下：

從vinfo和finfo中取得視訊記憶體起始地址、解析度、色深等資訊，然後根據這些計算出需對映視訊記憶體的大小。

由此便可直接操作大小為screensize，起始地址為fbp的記憶體區域，在LCD上直接顯示影象、圖形、文字等，例如執行memset（fbp，0，screensize）將進行清屏操作。

需要注意的是，對於色深為8位或8位以下的裝置，在進行繪圖操作前還需要設定合適的 調色盤，操作調色盤要用到fb_camp結構，執行ioctl（fd，FBIOGETCMAP，＆old_cmap）將儲存調色盤資訊，執行ioctl （fd，FBIO－PUTCMAP，＆new_cmap）將設定新的調色盤。

以下介紹如何顯示一個象素，這裡假設LCD為24位色的。

由此便可逐一顯示每個象素，進而顯示整幅影象。

5 結語

由於Linux的驅動模型支援模組堆疊技術，核心開發者已提供了一些通用模組，因 此，雖然文中是以USB攝像頭為例，但只要針對自己的影象採集裝置編寫基於Video4 Linux的驅動程式，針對自己的LCD編寫基於FrameBuffer的驅動程式，以上的程式便可成為通用的影象採集與顯示程式。應用本文所述方法完成 影象採集與顯示工作，再加上相關的處理並接入網路，就構成了一個智慧終端裝置，可用於工廠、銀行等場合全天候的智慧監控，影象的網路通訊等，具有廣闊的是 市場和應用前景。