【正文】 碼，相當(dāng)于 PC機(jī)上的 BIOS。也就是說(shuō)，如果今天用 Linux環(huán)境開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，那么將來(lái)?yè)Q CPU 就不會(huì)遇到困擾。到目前為止，它可以支持二三十種 CPU。購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用媒介成本技術(shù)支持全世界的自由軟件開(kāi)發(fā)者提供支持網(wǎng)絡(luò)特性免費(fèi)，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開(kāi)放， 有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市迅速，因?yàn)橛性S多公開(kāi)的代碼可以參考和移植，實(shí)時(shí)性能 RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式 Linux 支持，實(shí)時(shí)性能穩(wěn)定性好安全性好 [9]。 嵌入式系統(tǒng)的選擇 多種嵌入式系統(tǒng)各有千秋，但是本課題研究選擇了嵌入式 Linux 系統(tǒng)，因?yàn)樗谇度胧筋I(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 Windows CE 具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于 Win32 應(yīng)用程序接口以及與處理器無(wú)關(guān)等特點(diǎn)，適用于各種嵌入系統(tǒng)和產(chǎn)品。 (5)Windows CE Windows CE是微軟公司在嵌入式操作系統(tǒng)市場(chǎng)上的一個(gè)重要產(chǎn)品。由于Linux 系統(tǒng)本身是開(kāi)放源碼的，又是一種多任務(wù)、穩(wěn)定性高、內(nèi)核可裁減的操作系統(tǒng)，它在嵌入式系統(tǒng)方面大放光芒。它的內(nèi)核本身并不支持文件系統(tǒng)，但它具有良好的擴(kuò)展性能，如果需要的話可以自行加入。 VxWorks 具有可靠性，良好的實(shí)時(shí)性，高度靈活的可裁減性等突出特點(diǎn)。由于 PalmOS 采用開(kāi)放式架構(gòu)，有很多 PalmOS 的使用者都投入到軟件開(kāi)發(fā)工作中，這也是 PalmOS 操作系統(tǒng)成功的一個(gè)重要原因。 PalmOS 提供了串行通信接口和紅外線傳輸接口，利用它可以方便地與其它外部設(shè)備通信；擁有開(kāi)放的 0S 應(yīng)用程序接口，開(kāi)發(fā)商可根據(jù)需要自行開(kāi)發(fā)所需的應(yīng)用程序。一類(lèi)是面向控制、通信等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如 Microsoft 公司得 windows CE、 WindRiver 公司的 VxWorks、ISI 的 pSOS、 QNX 系統(tǒng)軟件公司的 QNX、 ATI 的 Nucleus 等；另一類(lèi)是面向消費(fèi)電子產(chǎn)品的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這類(lèi)產(chǎn)品包括個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)、移動(dòng)電話、機(jī)頂盒、電子書(shū)、 WebPhone 等，如現(xiàn)在非常流行的 Mierosoft 公司的 SmartPhone 操作系統(tǒng)等等。 本文基于這種發(fā)展趨勢(shì)，提出了 1 種性能高效、價(jià)格低廉解決方案 . 本方案采用 PC機(jī)、高性能嵌入式設(shè)備以及先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，通過(guò) Inter傳輸圖像 . 本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)可以在 Inter上傳輸圖像數(shù)據(jù)，基本上不受距離限制，信號(hào)不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性；使數(shù)字化存儲(chǔ)成為可能，經(jīng)過(guò)壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在磁盤(pán)陣列中或保存在光盤(pán)中，查詢(xún)十分簡(jiǎn)便快捷；基于嵌入式技術(shù)，系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)捆綁較為緊密，功能專(zhuān)一，因此性能上更穩(wěn)定，且便于安裝、維護(hù)，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，便于管理 [3]。試想，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)給我們的生活帶來(lái)多么深遠(yuǎn)的影響。 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(xué)中的 X射線成像、染色體分類(lèi)技術(shù)等，衛(wèi)星遙感圖像識(shí)別，辦公自動(dòng)化中的門(mén)禁系統(tǒng)、手寫(xiě)識(shí)別、票據(jù)以及人民幣的識(shí) 別，以及工業(yè)視覺(jué)，虛擬現(xiàn)實(shí)等等領(lǐng)域，圖像采集都有著極其重要的應(yīng)用 [3]。 嵌入式 linux操作系統(tǒng)具有可移植性好、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)、有優(yōu)秀的 GUN編譯工具支持等優(yōu)點(diǎn)， linux的開(kāi)放源代碼和免費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)也使成本大大降低，嵌入式系統(tǒng)把微處理器與其專(zhuān)用軟件平臺(tái)相結(jié)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(zhì)量高、通用性好的特點(diǎn)。 課題研究背景與意義 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類(lèi)步入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代以來(lái)，以“信息采集、處理、監(jiān)控”為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于電視會(huì)議、可視電話、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能交通、智能小區(qū)等遠(yuǎn)程圖像傳輸系統(tǒng)中。嵌入式圖像采集系統(tǒng)大量的應(yīng)用于自動(dòng)控制、工業(yè)生產(chǎn)、軍事技術(shù)和家用消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域。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(guò) 基于 Video4Linux 的 USB 攝像頭進(jìn)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(shí)代背景、實(shí)踐意義和研究現(xiàn)狀，并對(duì)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)理論知識(shí)做了簡(jiǎn)單的介紹，在此基礎(chǔ)上分析了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；然后分析 linux操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，包括開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立、 bootloader 的移植、 linux內(nèi)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(shí)驗(yàn)結(jié)果。 傳統(tǒng)的圖像采集方法是采用 CCD攝像機(jī)獲得視頻信息，這種方法易于實(shí)現(xiàn)，但成本較高。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般基于 PC機(jī)和視頻采集卡的形式，傳統(tǒng)系統(tǒng)采集的圖像品質(zhì)不高、抗干擾能力差、系統(tǒng)體積大、成本高、攜帶不便 ，在遠(yuǎn)距離通訊、多系統(tǒng)控制中很難實(shí)現(xiàn)。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 2 基于上述原因，本文設(shè)計(jì)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)。 在軍用方面。因此，研 究圖像采集及其處理有著重大的意義。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 4 2 嵌入式系統(tǒng)的選擇 嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi) 目前嵌入式操作系統(tǒng)種類(lèi)繁多，有深嵌入系統(tǒng)，也有淺嵌入式系統(tǒng)；有多任務(wù)，也有單任務(wù)系統(tǒng)；有實(shí)時(shí)系統(tǒng)，也有分時(shí)系統(tǒng)。20 世紀(jì) 80 年代 ，商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)開(kāi)始得到蓬勃發(fā)展 [6]。在個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)市場(chǎng)上， PalmOS 是全球知名、使用人數(shù)最多的 PDA 操作系統(tǒng)。 (2)VxWorks VxWorks 操作系統(tǒng)是美國(guó) WindRiver 公司于 1983 年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 (3)uC/OS Ⅱ uC/OS Ⅱ是美國(guó)人 Jean Labrosse 在 1992 年開(kāi)發(fā)的一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，并于 1998 年推出它的升級(jí)版本 uC/OS Ⅱ。由于免費(fèi)、源碼開(kāi)放、規(guī)模較小， uC/OS Ⅱ不僅在眾多的商業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，而且被很多大學(xué)所接納，作為教學(xué)用的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。在各種嵌入式 LinuxOS 迅速發(fā)展的狀況下， Linux 在嵌入式系統(tǒng)方面的發(fā)展速度和影響是任何一種操作系統(tǒng)不能比的。它最早于 1996畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 6 年開(kāi)始發(fā)行，但是最初并沒(méi)有取得成功，直到 Windows CE 以后他才真正被人們所接受。它的模塊化設(shè)計(jì)方式使得系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員和應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員能夠?yàn)槎喾N多樣的產(chǎn)品來(lái)定制它。 嵌入式 linux 是將日益流行的 Linux 操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪修改，使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。 Linux 做嵌入式的優(yōu)勢(shì)，首先， Linux 是開(kāi)放源代碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多 Linux 愛(ài)好者又是 Linux 開(kāi)發(fā)者的強(qiáng)大技術(shù)支持；其次， Linux 的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新 嵌入式 linux 速度很快 ,linux 是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約 134KB。而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開(kāi)發(fā)和使用都很容易。同時(shí)， Linux 內(nèi)核的結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 7 面是非常完整的， Linux 對(duì)網(wǎng)絡(luò)中最常用的 TCP/IP 協(xié)議有最完備的支持。通常固化在硬件的某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，上電后自啟動(dòng)。 VIVI一 般有如下作用。 RedBoot集 Bootloader、調(diào)試、 Flash燒寫(xiě)于一體，支持串口、網(wǎng)絡(luò)下載，執(zhí)行嵌入式應(yīng)用程序。 RedBoot支持用GDB（ the GNU debugger）通過(guò)串口或者網(wǎng)卡調(diào)試嵌入式程序，可對(duì) gcc編譯的程序進(jìn)行源代碼級(jí)的調(diào)試。 本 linux系統(tǒng)的啟動(dòng)代碼用的是 UBoot。 tekkaman2440: 開(kāi)發(fā)板的型號(hào)，對(duì)應(yīng)于 board/tekkaman/tekkaman2440目錄。 [tekkamanninjaARM9Host ]$ cd board [tekkamanninjaARM9Host board]$ mkdir tekkaman tekkaman/tekkaman2440 [tekkamanninjaARM9Host board]$ cp arf sbc2410x/* tekkaman/tekkaman2440/ [tekkamanninjaARM9Host board]$ cd tekkaman/tekkaman2440/ [tekkamanninjaARM9Host tekkaman2440]$ mv 還要修改自己的開(kāi)發(fā)板 tekkaman2440目錄下的 Makefile文件，不然編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)： [tekkamanninjaARM9Host tekkaman2440]$ kwrite Makefile COBJS := 在 include/configs/中建立配置頭文件 [tekkamanninjaARM9Host tekkaman2440]$ cd ../../.. [tekkamanninjaARM9Host ]$ cp include/configs/ include/configs/ 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 11 (4)測(cè)試編譯能否成功 1）配置 [tekkamanninjaARM9Host ]$ make tekkaman2440_config Configuring for tekkaman2440 board... 2）測(cè)試編譯 [tekkamanninjaARM9Host ]$make 測(cè)試通過(guò)后進(jìn)行下一步 內(nèi)核移植 移植環(huán)境 交叉編譯器： armlinuxgcc 安裝交叉編譯器 內(nèi)核移植過(guò)程 (1)下載壓縮包： (2)解壓： tar – xjvf (3)配置及編譯內(nèi)核 make menuconfig：提供基于 Ncurses圖形界面的用戶(hù)配置界面是字符的圖形界面 , 出現(xiàn)如圖所示的界面 . (4)修改屏幕偏移 由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)計(jì)到 LCD屏的顯示，所以要修改一下屏幕的偏移： 打開(kāi)： /home/.c 將寄存器 3做如下修改即可： .lcdcon3 = S3C2410_LCDCON3_HBPD(55) | \ S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(319) | \ 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 1