【正文】 .............. 1 展望 .............................................................................................................. 1 致謝 ..................................................................................................... 1 參考文獻 ............................................................................................. 1 武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 1 第 1 章 緒論 選題背景和意義 圖像在人們生活生產(chǎn)中無處不見，它在人類獲取的外部信息中占據(jù)著十分重要的角色。 而圖像采集的硬件設計也很重要，主要包括 NANDFLASH 接口、 SDRAM 接口、 USB 接口、 UART 接口、 LCD 接口等電路的設計。 圖像采集作為近年來的一個研究熱點受到了越來越多的關注 [5]。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長在 ～ 25um 之間 [13]。 CDMA 是一種以擴頻通信為基礎的調(diào)制和多址連接技術。 (5)進行嵌入式 Linux 的移植，主要工作有系統(tǒng)引導程序的移植、 Linux 內(nèi)核的移植和文件系統(tǒng)的移植。武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 7 關鍵器件的選型 嵌入式微處理器 ARM 的選型 ARM 公 司 自 從 1990 年 在 英 國 劍 橋 成 立 以 來 ， 在 32 位RISC(ReducedInstruction Set Computer)CPU 開發(fā)領域中不斷取得突破，其結構已經(jīng)從 V3 發(fā)展到 V6。 CCD 使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號。本課題選用 Wave 公司的 GPRS 模塊 Q2406B，如圖 22 所示。 NAND FLASH 接口電路設計 NAND FLASH 和 S3C2440 NAND FLASH 控制器分析 NAND FLASH 在嵌入式系統(tǒng)中的地位與 PC 上的硬盤類似，用來保存系統(tǒng)運行所必須的操作系統(tǒng)、應用程序、用戶數(shù)據(jù)、運行過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，并且在系統(tǒng)電源關閉后 NAND FLASH 中的數(shù)據(jù)可以在掉電狀態(tài)下永久保存。 (10)Output Driver 。 NAND FLASH 接口電路 S3C2440 與 K9F1208UOM 的接口電路如圖 34所示。 圖 37 S3C2440 與 USB 設備的鏈接框圖武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 18 UART 接口電路設計 S3C2440 中集成了 3 個相互獨立的 DART (,64 字節(jié) Tx FIFO 和 64字節(jié) Rx FIFO )，每個 DART 都可以單獨地在中斷或是 DMA 模式下操作，也就是說 DART 可以生產(chǎn)一個中斷或 DMA 請求用于 CPU 和 DART 之間的數(shù)據(jù)傳輸。支持單色 (1BPP), 4級灰度 (2BPP)和 16級灰度 (4BPP)屏 。 2020 年 7月， Eclipse 穩(wěn)定版 發(fā)布。常見的 Bootloader 的基本上都是兩階段的啟動過程。如下所示 : 將 185 ARCH ?=$(SUBARCH) //185 為代碼行號，下同 186 CROSS＿ COMPILE ？ =武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 24 修改為 :185 ARCH ?=arm 186 CROSS COMPILE ?=armlinux 然后執(zhí)行 make 命令配置內(nèi)核 : make smdk2410_ defconfig //smdk2410_ defconfig 位于 arch/arm/configs/目錄下。 在修改內(nèi)核的配置文件后，就可以直接使用“ makemenuconfig”命令來配置內(nèi)核了。首先下載 YAFFS 文件系統(tǒng)的源代碼，網(wǎng)址 : .，解壓后即可得到Development 目錄，里面有兩個子目錄 :YAFFS 和 YAFFS2o YAFFS2 移植的主要工作如下 。而采用內(nèi)存映射方式時，首先通過 ioctl()函數(shù)獲取攝像頭緩存區(qū)中圖像的幀信息，然后通過 ~ap()函數(shù)將攝像頭文件映射到系統(tǒng)內(nèi)存，這樣就可以直接從系統(tǒng)內(nèi)存中獲取圖像數(shù)據(jù)了。//mmap 的返回值，即圖像數(shù)據(jù)在內(nèi)存的起始地址武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 30 unsigned char *ptframe[4]。 my dev 一 formatIn=format。 jpegsize= convertframe(mydev 一 ptframe[mydev一 frame_ cour]+ sizeof(struct frame t), mydev 一 pFramebuffer+ mydev[mydev 一 ], mydev 一 hdrwidth mydevhdrheight, mydevformatIn, mydevframesizeIn)。 headerframeh=mydev 一 hdrheight。wl， NULL, (void *)mygrab, NULL)。 my devcameraname=NULL。圖像采集程序的流程如圖 42所示武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 29 在 Eclipse 中首先新建一個工程 Acqpict。與視頻捕獲相關的設備文件為 :/dev/video。這幾項為 USB 控制器提供支持。 將 :s3c24xx 一 nit clocks(16934400)。不同架構上 Linux 的啟動過程稍有不同，在 ARM 架構處理器上的啟動過程如圖 41 所示。 Eclipse 是一個開放源代碼的，基于插件(plugin)的擴展性框架的最大的特點就是可擴展性。VIDPRCS 將 LCDCDMA 中的數(shù)據(jù)組合成特點的格式，比如 4位單掃描等，然后從武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 20 VD[0:23)發(fā)送給 LCD 屏。這里我們采用MAX3232 來實現(xiàn)。在外接 SDRAM 時，支持自刷新和省 電模式。命令鎖存信號 CLE、地址鎖存信號ALE 用來分辨、鎖存命令或地址。 （ 3） Command Register:用于命令字。 (2)Linux 可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關系。目前市場上絕大多數(shù)高端數(shù)碼相機都使用 CCD作為感應器 。 (3)性能 主要是從處理器的功耗、運算速度、穩(wěn)定可靠性等方面考慮。系統(tǒng)采用嵌入式處理器 ARM 作為控制器，圖像數(shù)據(jù)由圖像傳感器采集后，由嵌入式處理器對圖像數(shù)據(jù)進行 JPEG 編碼壓縮處理后，利用 GPRS 模塊發(fā)送至遠程服務器中，在服務器端可以實現(xiàn)連續(xù)接收或單幅接收的控制。 GPRS 是 GSM向 3G 系統(tǒng)演進的重要一環(huán)，它既考慮了向第三代系統(tǒng)的過渡，同時又兼顧了現(xiàn)有的第二代系統(tǒng)，是第二代 GSM 系統(tǒng)過渡到第三代 WCDMA 系統(tǒng)的必經(jīng)之路，所以 GPRS 又稱為 。其目的是要取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)個人計算機、傳真機、打印機、移動電話等設備之間互聯(lián)的有線電纜，使其形成一個微型的個人小型網(wǎng)絡系統(tǒng)，從而方便地實現(xiàn)各個電子設備之間的無線通信 [16]。與傳統(tǒng)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)相比，它應具有體積小，安裝方便，現(xiàn)場無需專人值守，成本低，穩(wěn)定性高等特點 [7]。由此可見，圖像信息的地位是非常重要的。例如在偏遠的地帶、山區(qū)等惡劣的環(huán)境下，這種圖像采集系統(tǒng)很難正常工作。本系統(tǒng)采用的就是三星公司生產(chǎn)的基于 ARM920T 芯核的一款嵌入式微處理器 S3C2440。本課題采用圖像傳感器與微處理器的方式 來完成圖像的采集模塊的設計，并在系統(tǒng)中采用嵌入式操作系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的高速采集，而且降低了系統(tǒng)成本，系統(tǒng)功能易于擴充，為系統(tǒng)再次功能擴充留下了空間 [10][11]。每幀為一個載波，分為 8 個時隙 ，全速率信道 8 個，半速率信道 16個 ； 調(diào)制方式為高斯低通最小頻移鍵控 (GMSK)，調(diào)制指數(shù)為 ；采用數(shù)字話音，其編碼方式為規(guī)則脈沖激勵長線性預測編碼 (RPELTP)，速率為13kb/s； 每時隙信道比特率為 ，信道總速率為 ； 數(shù)據(jù)速率為 。 (2)進行系統(tǒng)的總體設計，并對系統(tǒng)進行詳細的功能模塊劃分，選擇關鍵模塊器件的型號。系統(tǒng)在嵌入式微處理器的控制下從圖像傳感器采集圖像數(shù)據(jù)，采用 DMA 方式將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存緩沖區(qū)中，由軟件將圖像數(shù)據(jù)讀出并對圖像數(shù)據(jù)進行 JPEG 壓縮和打包處理 后存入 Flash 中，最后通過 GPRS 網(wǎng)絡發(fā)送到遠程接收端服務器。基于以上各種因素，本課題選擇三星公司的 S3C2440作為嵌入式微處理器。 GPRS 模塊的選型 目前無線通信品種較多，常見的無線模塊分成 GPRS, CDMA, GSM, EDGE 等模塊。武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 11 本章小結 本章首先介紹了系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，并詳細介紹了基于 ARM 的圖像采集與無線傳輸系統(tǒng)的組成，詳細分析了系統(tǒng)關鍵器件的選擇原則，選定了本系統(tǒng)所采用的嵌入式微處理器、圖像采 集模塊、 GPRS 模塊，最后介紹了本系統(tǒng)所采用的嵌入式 Linux，以及選擇嵌入式 Linux 作為系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)的原因。 (8)I/O Buffersamp。 (3)向 NFADDR 寄存器吸入地址。 USB 設備接口具備 5個 Endpoint兼容 USB 標準。對于 64K色，分辨率有 2048 X 1024 等多種。 本章小結 本章首先介紹了系統(tǒng)的硬件結構框圖，按照劃分的硬件系統(tǒng)模塊依次對NAND FLASH 接口、 SDRAM 接口、 USB 接口、 DART 接口及 LCD 接口的設計進行了詳細的討論。對于 ARM 體系結構的處理器，上電后處理器從地址 0x00000000 開始執(zhí)行第一條指令，所以需要把存儲器中 Bootloader 的地址映射到 0x00000000，這樣 ARM 上電后Bootloader就開始執(zhí)行。登錄 Linux 內(nèi)核官方網(wǎng)站( )下載 Linux內(nèi)核源碼壓縮包。AFFS 文件系統(tǒng)。它是一種日志結構的文件系統(tǒng)，提供了損耗平衡和掉電保護，可以有效地避免意外掉電對文件系統(tǒng)一致性和完整性的影響。攝像頭采集到圖像數(shù)據(jù)后首先存儲在攝像頭的緩存區(qū)中，從設備緩存區(qū)中獲取圖像數(shù)據(jù)有兩種方式 :武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 28 第一種方式是直接讀取方式，可以采用系統(tǒng)調(diào)用 read()直接將數(shù)據(jù)從設備中讀出 。//利用 mmap 映射的幀信息 struct video_picture videopict。 my dev 一 signalquit=1。 erreur=一 1。 headerframenbframe 二 frame++。 mydev 一 =mydev 一 hdrwidth。 /*重新分配內(nèi)存 */ my_dev 一 cameraname=(char*)realloc (my dev一 cameraname, 32)。//設備號 char *videodevice。 JPEG 是一個適用范圍很廣的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標準，既可用于灰度圖像又可用于彩色圖像 [}a9} o JPEG 是到目前為止用于攝影圖像的最好的壓縮算法。此項為中星微系列的 USB 攝像頭提供了驅動。 MTD(Memory Technology Device)，即內(nèi)存技術設備，是 Linux 中對 ROM, NOR Flash, NAND Flash 等存儲器設備抽象出來的一個設備層，它向上提供統(tǒng)一的訪問接口 :讀、寫、擦除等 。主要有兩個步驟 : (1)連接內(nèi)核時使用的虛擬地址，所以要設置頁表、使能 MMU。 Eclipse 的另一個重要的特點就是易升級性。 為增強系統(tǒng)的可擴展性，特意采用一個 50口的 LCD 接口將 S3C2440 LCD 控制器提供的 LCD 控制信號全部引出，只需要通過對 LCD 控制器編程即可支持不同廠家生產(chǎn)的多種 LCD。武漢工程大學畢業(yè)設計 （ 論文 ）說明書 19 (1) TFT ( ThinFilm Transistor薄膜晶體管 )LCDTFT LCD支持單色 (1BPP), 4級灰度 ( 2BPP ), 16 級灰度 (4BPP ) , 256 色 (BBPP)的調(diào)色板顯示模式 。通過并聯(lián)兩片 16 位的 K4S561632A 從而組成32位的位寬，與 S3C2440 的 32 條數(shù)據(jù)線 (DATAO～ DATA 1)相連。S3C2440的 NAND Flash控制器提供了 NFCONF, NFCONT, NFCMMD, NFADDR, NFDATA, NFSTA39。 (5)Nand Flash:存儲部件。毫無疑問，節(jié)省大量的開發(fā)費用。但 CMOS 影像傳感器將每一像素的電荷轉換成電壓，讀取前便將其放大，利用 的電壓即可驅動，電壓消耗量因此要比 CCD 低的多。 (5)熟悉程度