【正文】 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 8 3 軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) Bootloader 移植 Bootloader介紹 系統(tǒng)引導(dǎo)程序通常稱為 Boot Loader，是在系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行的第一段軟件代碼，相當(dāng)于 PC機(jī)上的 BIOS。到目前為止，它可以支持二三十種 CPU。 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)。 (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。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。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。一類是面向控制、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；另一類是面向消費(fèi)電子產(chǎn)品的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這類產(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、 WebPhone 等，如現(xiàn)在非常流行的 Mierosoft 公司的 SmartPhone 操作系統(tǒng)等等。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。 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)。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)。 在軍用方面。 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 目前嵌入式操作系統(tǒng)種類繁多，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)。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)。 (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。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。 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。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。 VIVI一 般有如下作用。 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。 tekkaman2440: 開(kāi)發(fā)板的型號(hào)，對(duì)應(yīng)于 board/tekkaman/tekkaman2440目錄。 基于 Vide04Linux的圖像采集的程序流程如圖 。 struct video_mmap mmap。 extern int v4l_set_norm(v4l_device *, int)。 extern int v4l_grab_picture(v4l_device *, unsigned int)。 } if (v4l_get_capability(vd)) return 1。(vdpicture)) 0) { perror(v4l_get_picture:)。 for (i = 0。 return 0。但是如果這樣做的話，會(huì)導(dǎo)致代碼分工不明，程序結(jié)構(gòu)混亂， 程序員自己也會(huì)頭昏眼花的。 mmap( )系統(tǒng)調(diào)用使得進(jìn)程之間通過(guò)映射同一 個(gè)普通文件實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存。 Flags： MAP_SHARED MAP_PRIVATE中必選一個(gè)， MAP_ FIXED不推薦使用 Addr：共內(nèi)存享的起始地址，一般設(shè) 0，表示由系統(tǒng)分配 Mmap( ) 返回值是系統(tǒng)實(shí)際分配的起始地址 int v4l_mmap_init(v4l_device *vd) { if (v4l_get_mbuf(vd) 0) return 1。 return 1。 直接讀設(shè)備 關(guān)于緩沖大小，圖象等的屬性須由使用者事先設(shè)置 調(diào)用 read（）； int read (要訪問(wèn)的文件描述符；指向要讀寫的信息的指針；應(yīng)該讀寫的字符數(shù) )。 Framebuffer設(shè)備位于 /dev 下，通常設(shè)備名為 fb*，這里 *的取值從 0 到 31。0xff))3)|(((*(p+1)amp。 三 年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬(wàn)千，心情久久不能平靜。 。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。0xff)3)11))) 實(shí)物圖 圖 實(shí)物圖 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 25 6 結(jié)束語(yǔ) 本系統(tǒng)采用高性能、低功耗、低價(jià)格的 ARM處理器和源代碼開(kāi)放的 Linux操作系統(tǒng)，并結(jié)合內(nèi)置 DSP編碼單元的 USB攝像頭構(gòu)建了一個(gè)完整的圖像采集與傳輸系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和數(shù) 據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕朔耸褂脭?shù)據(jù)采集卡帶來(lái)的諸多問(wèn)題。最常用到的 Framebuffer 設(shè)備是 /dev/fb0。 unsigned char *vdmap= (unsigned char *) malloc(vd?*vd? )?？梢蚤_(kāi)始做下一次 VIDIOCMCAPTURE frame是當(dāng)前截取的幀的序號(hào)。 return 1。兩個(gè)不同進(jìn)程 A、 B共享內(nèi)存的意思是，同一塊物理內(nèi)存被映射到進(jìn)程 A、 B各自的進(jìn)程地址空間。要記住，用戶程序所作的只是通過(guò)命令碼告訴驅(qū)動(dòng)程序它想做什么，至于怎么解釋這些命令和怎么實(shí)現(xiàn)這些命令 ，這都是驅(qū)動(dòng)程序要做的事情。 ioctl用于向設(shè)備發(fā)控制和配置命令 ，有些命令也需要讀寫一些數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)是不能用 read/write讀寫的，稱為 Outofband數(shù)據(jù)。 i++) { vd channel[i].channel = i。 } return 0。 return 0。 extern int v4l_get_buffer(v4l_device *)。 extern int v4l_grab_init(v4l_device *, int, int)。 unsigned char *map。 定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及使用函數(shù) struct _v4l_struct { int fd。 s3c24x0: 片上系統(tǒng) (SOC)。動(dòng)態(tài)配置RedBoot啟動(dòng)的各種參數(shù)、啟動(dòng)腳本，上電后 RedBoot可自動(dòng)從 Flash或 tftp服務(wù)器上下載應(yīng)用程序執(zhí)行。 (2)RedBoot RedBoot也稱紅帽子嵌入式調(diào)試引導(dǎo)程序。所以 Linux 很適于做信息家電的開(kāi)發(fā) [10]。 Linux 還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是 Linux 適應(yīng)于多種 CPU 和多種硬件平臺(tái)，是一個(gè)跨平臺(tái)的系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)逐漸深入生活，越來(lái)越多的嵌入 式設(shè)備都應(yīng)用 WinCE 系統(tǒng) [8]。當(dāng)前國(guó)家對(duì)研制自主操作系統(tǒng)大力支持，為源碼開(kāi)放的 Linux 的推廣提供了廣闊的發(fā)展前景。 uC/OS Ⅱ主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，最小內(nèi)核可編譯至 2KB，一般情況下占用 10KB數(shù)量級(jí)。 PalmOS 操作系統(tǒng)的一個(gè)最大的特點(diǎn)就是省電以及系統(tǒng)資源開(kāi)銷較少，而且第三方應(yīng)用程序非常豐富。從實(shí)時(shí)性的角度看，又可以分為兩類。 在不就的將來(lái)，也許我們能體驗(yàn)到，當(dāng)我們?cè)诟鞣N需要身份驗(yàn)證和識(shí)別時(shí)，需要的不再是鑰匙、密碼，而僅僅是一個(gè)攝像頭而已。 在這種背景下，設(shè)計(jì)一種輕便小巧的系統(tǒng)來(lái)采集傳輸圖像成為市場(chǎng)所需。 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為 IT的一個(gè)焦點(diǎn)。 關(guān)鍵字 ： 海思 Hi3515； 視頻監(jiān)控 ； Video4Linux ； 圖像采集 畢業(yè) 設(shè)計(jì)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