【正文】 畢業(yè) 設計論文 I 摘 要 本文提出了一種基于 ARM 處理器的嵌入式圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案。本系統(tǒng)采用華為海思 Hi3515（ ARM926EJ）為處理器，以嵌入式 linux做為操作系統(tǒng)，通過 基于 Video4Linux 的 USB 攝像頭進行圖像采集 ，最后顯示在 LCD 顯示屏。本文首先介紹了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的時代背景、實踐意義和研究現(xiàn)狀，并對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎理論知識做了簡單的介紹，在此基礎上分析了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體結構設計；然后分析 linux操作系統(tǒng)的開發(fā)技術，包括開發(fā)環(huán)境的建立、 bootloader 的移植、 linux內核移植 和根文件系統(tǒng)的制作，完成了利用 USB 攝像頭采集圖像的功能；然后介紹圖像在 LCD上的顯示，并給出了最終的實驗結果。 關鍵字 ： 海思 Hi3515； 視頻監(jiān)控 ； Video4Linux ； 圖像采集 畢業(yè) 設計論文 II Abstract This paper puts forward a designation of embedded images video monitoring system that based on the ARM processor .This system use the huawei haisi (ARM926EJ) as the processor， with embedded Linux as operating system, Through the USB camera that based on Video4Linux collect images, finally display on LCD screen. This thesis firstly introduces the research background, practical significance， research status and the basic theoretical knowledges of embedded system development on this basis gives the the overall structure desgin of this system； Then it analyses carefully the technology of embedded Linux system involve the development environment， bootloader,Linux kernel and the root file system， and pletes the image acquisition by USB camera； After that,it describes how to display the images on LCD and gives the final experimental results． Keywords: haisiHi3515； video monitor； Video4Linux； image collection 畢業(yè) 設計論文 III 目 錄 目 錄 ................................................ III 1 緒 論 ................................................ 1 前 言 .............................................. 1 課題研究背景與意義 .................................. 1 ..................................... 1 ..................................... 2 國內外研究現(xiàn)狀 ................................... 2 2 嵌入式系統(tǒng)的選擇 ................................... 4 嵌入式系統(tǒng)的分類 ................................... 4 嵌入式系統(tǒng)的選擇 ................................... 6 BOOTLOADER 移植 ...................................... 8 Bootloader 介紹 .................................. 8 UBoot 移植 ..................................... 9 內核移植 ........................................... 11 移植環(huán)境 ....................................... 11 內核移植過程 .................................... 11 文件系統(tǒng)移植 ...................................... 12 移植步驟： ............................................. 12 VIDEO4LINUX 簡介 ..................................... 13 VIDEO4LINUX 編程指南 ................................. 14 畢業(yè) 設計論文 IV .................................. 14 定義的數(shù)據(jù)結構及使用函數(shù) ......................... 14 支持的數(shù)據(jù)結構及其用途 ................ 15 Ioctl函數(shù)介紹 ................................. 19 截取圖象的方法 ..................................... 20 用 mmap（內存映射）方式截取視頻 ................... 20 直接讀設備 ..................................... 22 5 圖像在 LCD 屏上的顯示 ............................... 23 FRAMEBUFFER 的介紹 ................................... 23 圖像由 24 位圖向 16 位圖轉換 ......................... 23 實物圖 ............................................. 24 6 結束語 ............................................ 25 參考文獻 ............................................ 26 致 謝 ............................................. 27 畢業(yè) 設計論文 1 1 緒 論 前 言 嵌入式系統(tǒng)（ embedded system），是一種“完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng)”，根據(jù)英國電機工程師協(xié)會的定義，嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設備、機器或用于運作的設備 [1]。 隨著網(wǎng)絡技術和集成電路技術的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為 IT的一個焦點。嵌入式圖像采集系統(tǒng)大量的應用于自動控制、工業(yè)生產、軍事技術和家用消費電子等各個領域。 傳統(tǒng)的圖像采集方法是采用 CCD攝像機獲得視頻信息，這種方法易于實現(xiàn)，但成本較高。隨著 ARM系列處理器應用的越來越廣泛和基于 linux的嵌入式技術的迅速發(fā)展，利用 linux自身帶有的 TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)遠程監(jiān)控和圖像傳輸已經(jīng)成為可能。 開發(fā)具有自主知識產權的嵌入式處理器，嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式高端產品，對我國的民族工業(yè)來講，將有十分重要的戰(zhàn)略意義。 課題研究背景與意義 隨著計算機技術的不斷發(fā)展，人類步入網(wǎng)絡時代以來，以“信息采集、處理、監(jiān)控”為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越廣泛地應用于電視會議、可視電話、遠程監(jiān)控、智能交通、智能小區(qū)等遠程圖像傳輸系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般基于 PC機和視頻采集卡的形式，傳統(tǒng)系統(tǒng)采集的圖像品質不高、抗干擾能力差、系統(tǒng)體積大、成本高、攜帶不便 ，在遠距離通訊、多系統(tǒng)控制中很難實現(xiàn)。而采用基于 DSP結合 FPGA方式又需投入大量的人力和資金，成本高 [2]。 在這種背景下，設計一種輕便小巧的系統(tǒng)來采集傳輸圖像成為市場所需。 嵌入式 linux操作系統(tǒng)具有可移植性好、網(wǎng)絡功能強、有優(yōu)秀的 GUN編譯工具支持等優(yōu)點， linux的開放源代碼和免費的優(yōu)點也使成本大大降低，嵌入式系統(tǒng)把微處理器與其專用軟件平臺相結合，大大提高了操作系統(tǒng)的效率，采用 USB接口的攝像頭在一定程度上突出了采樣速率高、圖像質量高、通用性好的特點。 畢業(yè) 設計論文 2 基于上述原因，本文設計了一種新的視頻采集處理 系統(tǒng) —— 基于 ARM和 linux的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 本課題研究的是基于嵌入式 linux的視頻圖像采集，利用市場上很常見的中星微系列的 USB攝像頭來得到現(xiàn)場的圖像數(shù)據(jù)，利用 linux內核中的 video4linux編程接口函數(shù)采集，在 PC機上和 LCD屏上實現(xiàn)了圖像的實時顯示。此類視頻采集系統(tǒng)對于各個領域都有重要的意義。 例如，在日常生活中，視頻監(jiān)控，智能交通和智能小區(qū)的發(fā)展，生物醫(yī)學中的 X射線成像、染色體分類技術等，衛(wèi)星遙感圖像識別，辦公自動化中的門禁系統(tǒng)、手寫識別、票據(jù)以及人民幣的識 別，以及工業(yè)視覺，虛擬現(xiàn)實等等領域，圖像采集都有著極其重要的應用 [3]。 在軍用方面。圖像采集收集的情報通過無線傳輸?shù)奖O(jiān)控指揮中心，為戰(zhàn)場行動提供了重要的情報依據(jù)，在強大空中偵察下，我軍能夠及時掌握敵方的大規(guī)模行動，其部署和移動很容易暴露，靈活、機動、可靠的情報搜集，戰(zhàn)時