【正文】 . 嵌入式 LINUX 應(yīng)用軟件平臺搭建 9 嵌入式 LINUX 系統(tǒng)概述 9 嵌入式 LINUX 系統(tǒng)移植 9 Bootloader 的介紹及移植 9 Linux 系統(tǒng)的移植 12 系統(tǒng)的調(diào)試工具 18 QT 20 QT的介紹和安裝 20 QT的安裝方法 204. 軟件設(shè)計 23 視屏采集模塊 23 視屏傳輸與播放 24 圖像識別算法 25 圖像灰度化 25 圖像差值運(yùn)算 25 圖像中值濾波理論 26 基于Otsu算法的圖像二值化 295. 系統(tǒng)測試與分析 30 系統(tǒng)關(guān)鍵部分測試分析 30 系統(tǒng)分析總結(jié)及說明 30 測試結(jié)果 30 測試性能分析 30 測試結(jié)果分析 316. 結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致 謝 35附錄1: USB攝像頭驅(qū)動代碼 36附錄2: Otsu算法Matlab程序 40附錄3: S3C2440 CPU1電路圖 42附錄4: S3C2440 CPU2電路圖 43附錄5: S3C2440 CPU3電路圖 44附錄6: 內(nèi)存電路圖 45附錄7: 串口、USB、電源和蜂鳴器電路圖 46基于ARM處理器S3C2440的越界檢測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計1. 緒 論 研究的目的及意義 研究目的隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人民生活水平逐步提高,遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于科學(xué)實驗、安全保障、衛(wèi)生保健等領(lǐng)域,人們在外觀,函數(shù)的要求也越來越高。本課題設(shè)計也是基于對智能化的熱衷，希望通過這次的畢業(yè)設(shè)計，能加深對智能化的理解，也能更加熟悉的使用Linux系統(tǒng)和嵌入式，為我工作打下堅實的基礎(chǔ)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的終端能力非常強(qiáng)大，只是沒有那么好的穩(wěn)定性，視頻前端例如電壓耦合元件等視頻信號的采集、壓縮、通訊就比較的復(fù)雜，可靠性也不是很高。數(shù)控模擬監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在第一代的基礎(chǔ)上做出了非常大的改善。本課題采用的嵌入式硬件開發(fā)平臺是三星公司推出的高性能32位微處理器S3C2440。(2) 支持實時操作系統(tǒng)。ARM已成為移動通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)嵌入式解決方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。具有獨(dú)立的16KB的高速指令緩存和數(shù)據(jù)緩存，并且都是8字長，采用五級流水線，MMU，AMBA 總線和哈佛結(jié)構(gòu)高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，采用統(tǒng)一的FBGA封裝，具有289個引腳。嵌入式Linux視頻監(jiān)控系統(tǒng)是電工電子裝置、計算機(jī)軟硬件以及通信等多方面的有機(jī)組合體，它以智能化、交互性為特征，結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。 攝像頭介紹 該系統(tǒng)使用的攝像頭的工作原理比較簡單，首先是感光鏡頭拍攝物體，再將生成光學(xué)圖像傳送到圖像傳感器上面，圖像傳感器把接收的信號轉(zhuǎn)化成模擬電信號，此模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號，之后再送到數(shù)字信號處理芯片中做對應(yīng)的加工處理，之后通過USB接口傳輸?shù)紺PU中進(jìn)行處理，我們就可以通過顯示器看到圖像了。在功耗上，由于CMOS采集是主動式的，而CCD采集圖像是被動式的，CCD需要得電壓更高，因此功耗遠(yuǎn)高于CMOS。l 運(yùn)用BSP，板級支持包包含的芯片級初始化和設(shè)備驅(qū)動程序，它使嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺相分離。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。 配置進(jìn)入UBoot 目錄，執(zhí)行： make GTStudio_config make 就可以開始編譯了，編譯完畢， 編譯uboot終端顯示圖把開發(fā)板設(shè)置為Nor Flash 啟動，連接好串口和USB 線，運(yùn)行超級終端和，打開電源，超級終端顯示如圖： 串口終端的主功能菜單 選擇功能號“1”，確認(rèn)USB 連接正常，：USB PortTransmitTransmit 選項，下載和燒寫到開發(fā)板。我們可以找到S3C2440 機(jī)器平臺選項，并且選擇。在 Character devices 菜單中，選擇進(jìn)入Serial drivers選擇 Sansung S3c2440/S3C2442/S3C2416 Serial port support ： 串口驅(qū)動配置圖選擇好之后退出，串口驅(qū)動就已經(jīng)配置在內(nèi)核中了。Linux系統(tǒng)所需用到的ADC、RTC、NANDFlash網(wǎng)卡、聲卡、按鍵、u盤等設(shè)備的驅(qū)動程序配置都和上述相似，因此不多作介紹。GCC編譯器能將C、C++語言的源程序、匯編程序編譯、鏈接成可執(zhí)行文件。Make在執(zhí)行時，必須要一個命名為Makefile的文件，Makefile文件描述了整個工程的編譯、鏈接等規(guī)則。QT同XWindow上的openwin，GTK等圖形界面庫和Windows平臺上的MFC，OWL，VCL，AI，L是同類型的東西，但是QT也具有其獨(dú)特的優(yōu)點：n 具有良好的兼容性：支持的操作系統(tǒng)有Windows 99NT 、ME、2000、XP 、 Vista和Win7， Unix Linux、Solaris、HPUX、CompaqTru64 UNIX、IBM AIX、SGI IRIX、FreeBSD、BSD/OS等等。把配置和編譯的步驟制作成一個x86build 腳本，進(jìn)入目錄并執(zhí)行以下命令 ./x86build 編譯完成后，執(zhí)行以下命令可在PC上模擬運(yùn)行QT ./test_x86 ARM版本的編譯與更新制作文件系統(tǒng) 1）ARM版本的編譯 ，使用armLinuxgcc –v 命令查看當(dāng)前的交叉編譯器版本。 ，并解壓縮輸入命令：tar xvzf –C / 不能改變默認(rèn)目錄，添加以下內(nèi)容：PATH=/opt/toolchains/arm920teabi/bin:$PATH設(shè)置交叉編譯器路徑，再輸入命令： armLinuxgcc –v 查看交叉編譯器版本號。Linux下的視頻設(shè)備文件一般為“/dev/video0”，通過調(diào)用函數(shù)v4l_open( )，利用vdfd=open(“/dev/video0”,O_RDWR)打開設(shè)備并獲得設(shè)備文件描述符vdfd[2]。(vdmbuf))操作取得需要映射的內(nèi)存空間大小vd，利用mmap( )函數(shù)，即vdmap=(unsigned char*) mmap(0, vd,PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, vdfd, 0)操作，把設(shè)備文件的內(nèi)容映射到內(nèi)存，vdmap 指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)即為采集的圖像數(shù)據(jù)，且此內(nèi)存區(qū)具有可讀寫和共享屬性。P 通路（預(yù)覽通路）和C 通路（編碼通路）在AHB總線上是各自分離的。一個是系統(tǒng)總線時鐘 HCLK 。儲存像素是從LSB到MSB。圖像二值化是一項和基本的圖像處理技術(shù)，是大部分圖像處理技術(shù)的預(yù)處理過程。 圖像差值運(yùn)算在圖像處理中，圖像相減可以用以指導(dǎo)動態(tài)監(jiān)測、運(yùn)動目標(biāo)檢測和跟蹤及目標(biāo)識別等工作。它是一種鄰域運(yùn)算，類似于卷積，但計算的不是加權(quán)求和，而是把鄰域中的像素按灰度級進(jìn)行排序，然后選擇該組的中間值作為輸出像素值。對此序列進(jìn)行中值濾波，就是用有奇數(shù)點的滑動窗口，設(shè)濾波窗口長度(進(jìn)入窗口的點數(shù))為L=2k+1，從輸入序列中抽出L個數(shù)(fik,…,fi,…fi+k)，再將這L個數(shù)按其數(shù)值大小排列，取其序號為中心點的那個數(shù)作為濾波輸出。二維中值濾波器的濾波窗口形狀和尺寸對濾波效果都有影響，不同的圖像內(nèi)容和不同的應(yīng)用要求，往往采用不同的濾波窗口形狀和尺寸。 系統(tǒng)分析總結(jié)及說明在測試過程中，我們經(jīng)過模塊測試和組裝測試，排除了系統(tǒng)的大部分錯誤。本文的研究核心是Linux系統(tǒng)，由于Linux系統(tǒng)是開源的系統(tǒng)，在整個業(yè)界研究者甚多，并且仍然處于快速發(fā)展的階段，所以Linux的資料在網(wǎng)絡(luò)上有很豐富的資源，包括Linux源代碼、設(shè)備驅(qū)動程序、應(yīng)用程序等等。 Chandrasekhar, A. Sentient autonomous vehicle using advanced neural net technology[A]. Cybernetics and Intelligent Systems, 2009[28] [M].北京：人民郵電出版社，2008[29] 清源計算機(jī)工作室. Protel 99 SE原理圖與PCB及仿真[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[30] 何希才. 傳感器及其應(yīng)用電路[M]. 北京：電子工業(yè)出版社,2009.致 謝值此論文付梓之際，首先向我的指導(dǎo)老師周開軍致以最衷心的感謝。v4l_open( ) static int set_frame_fp(int fps, int fd){int ret。parm)。 inum_buffer。 = i。 if(MAP_FAILED == mem_list[i]) { printf(in funcation map_dev_buff(int, int, unsigned char**):\n\ mmap():error: %s\n, strerror(errno))。/* server information */ fprintf(stderr, Server information\n\n)。camera。 /* set format=MJPEG */ pcamerastream_port = htons(PORT)。 exit(1)。 = htonl(INADDR_ANY)。client_th, NULL, amp。 *pfd = accept(server_fd, 0, 0)。 free(g_buf)。)。 d = b I(1:c,1:b) = X(1:c,1:b)。 I(c+1:a,:) = B(c+1:a,:)。F = abs(H)。R = double(R)。 end endend% Result = im2bw(uint8(Result))。end附錄3: S3C2440 CPU1電路圖S3C2440 CPU1 電路:附錄4: S3C2440 CPU2電路圖S3C2440 CPU2 電路:附錄5: S3C2440 CPU3電路圖S3C2440 CPU3 電路:附錄6: 內(nèi)存電路圖內(nèi)存電路圖：附錄7: 串口、USB、電源和蜂鳴器電路圖串口和USB電路圖：電源電路圖：蜂鳴器電路圖：襖羋。for i = 1:a for j = 1:b if R(i,j)~=0 amp。 end endendfigure(4)。figure(2)。 d b I(1:c,1:d) = X(1:c,1:d)。 d = b I = X(1:a,1:b)。X = imread(39。 close(pcameradev_fd)。 pthread_detach(camera_th)。 exit(1)。 = AF_INET。 exit(1)。 /* set number of buffer */ pcamerafps = FPS。 fprintf(stderr, TCP port..............: %i\n, ntohs(pcamerastream_port))。 }獲取設(shè)備和圖像信息。 return 1。 = fps = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE。 int i = 0。 = fps。還有感謝圖書館工作人員，讓我在設(shè)計時借閱了大量資料。 構(gòu)建基于ARM920T的嵌入式Linux系統(tǒng). .[26] .[27] Srinivasari, T.。課題研究的的方向是嵌入式Linux驅(qū)動的開發(fā)和移植、內(nèi)核的移植和圖像處理算法的實現(xiàn)，在做本次課題之前，我看到過類似的視頻監(jiān)控的論文，那些基本上都是嵌入式視頻監(jiān)控在web上的應(yīng)用，由于我專業(yè)水平的局限，因此沒有用到web技術(shù)，而是直接在嵌入式平臺上實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。2. 功能性測試，通過然系統(tǒng)監(jiān)控不同的活動物體，觀察能否識別人的活動。(a)、脈沖信號(b).斜坡信號(c)以及三角形信號(d)進(jìn)行中值濾波(L=3)的示例，從此例可以看出，中值濾波不影響階躍信號和斜坡信號；周期小于L/2(濾波窗口長度之半)的脈沖信號受到抑制，三角形信號的頂部變平。中值濾波排序的過程有很多的算法, 如冒泡排序、二分排序等。為了使差值運(yùn)算后圖像的干擾像素點盡可能減少，所以我們需采用濾波算法。通過差值運(yùn)算，濾波處理和二值化等一系列的過程來實現(xiàn)算法。本系統(tǒng)中采用P通路傳輸視頻信號，并且在LCD上播放。其它信號如 CAMPCLK 應(yīng)該同樣被連接到施密特觸發(fā)器電平轉(zhuǎn)換器。設(shè)置寄存器可以單獨(dú)禁止P通路或 C通路。(vd frame_current))操作判斷該幀圖像是否獲取完畢。直接讀取方式通過內(nèi)核緩沖區(qū)來讀取圖像數(shù)據(jù)，而本文使用內(nèi)存映射方式mmap( )，內(nèi)存映射方式可以直接把設(shè)備文件映射到內(nèi)存中，進(jìn)程可以像訪問普通內(nèi)存一樣對文件進(jìn)行訪問，讀取效率更高。V4L 是Linux 中關(guān)于視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動，它為Linux 下的各種視頻設(shè)備提供了統(tǒng)一的編程接口，應(yīng)用程序通過這些接口函數(shù)就可以操縱各種不同的設(shè)備。 用于生成yaffs鏡像的工具mkyaff2image在Linux目錄下。n 大量的開發(fā)文檔n XML支持 QT的安裝方法本系統(tǒng)中包含兩個版本的QT源碼，分別位于Linux目錄里。QT也是開源的KDE桌面環(huán)境的基礎(chǔ)。Linux程序員必須學(xué)會使用GNUmake來構(gòu)建和管理自己的軟件工程。Vi的主要命令主要以下幾部分：命令行模式功能鍵：Yy：復(fù)制當(dāng)前光標(biāo)所在行[n]yy：n為數(shù)字，復(fù)制當(dāng)前光標(biāo)開始的n行P：粘貼當(dāng)前光標(biāo)所在行dd：刪除當(dāng)前光標(biāo)所在行[n] dd：刪除當(dāng)前光