【文章內(nèi)容簡介】 。本系統(tǒng)的核心電路和 SMDK2440 基本一樣，而 內(nèi)核對 SMDK2440 的支持已經(jīng)十分豐富，所以只需根據(jù)我們的目標(biāo)平臺做細(xì)微的差別調(diào)整即可。以下是移植內(nèi)核的步驟 (1)獲取 linux 內(nèi)核源代碼，解壓內(nèi)核源代碼。 (2)指定交叉編譯變量：修改總目錄下的 Makefile 原來為： export KBUILD_BUILDHOST := $(SUBARCH) ARCH ?= $( SUBARCH) CROSS_COMPILE ?= 修改為： export KBUILD_BUILDHOST := $(SUBARCH) ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= armlinux 其中， ARCH 是指目標(biāo)平臺為 arm, CROSS_COMPILE 是指交叉編譯器。然后執(zhí)行 : make s3c2410_defconfig make (3)克 隆建立自己的目標(biāo)平臺： ①修改機(jī)器碼：進(jìn)入 賀州學(xué)院本 科畢業(yè)論文 9 碼修改為 1999。 ② 修 改 時(shí) 鐘 源 頻 率 ： 進(jìn) 入 文件中的原 SMDK2440 目標(biāo)版上的晶振從原來的 改為12MHz。 ③ 修改 Nand Flash 分區(qū)： gedit arch/arm/plats3c24xx/ static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = { [0] = { .name = supervivi, ；這里是 bootloder 所在分區(qū) .size = 0x00040000, .offset = 0, }, [1] = { .name = param, ；這里是 supervivi 參數(shù)區(qū) .size = 0x00040000, .offset = 0x00020210, }, [2] = { .name = Kernel, .offset = 0x00060000, ；內(nèi)核所在分區(qū)，大小為 5M .size = 0x00500000, }, [3] = { .name = root, ；文件系統(tǒng)分區(qū)，本系統(tǒng)用來存放 yaffs2 文件系統(tǒng)內(nèi)容 .offset = 0x00560000, .size = 1024*1024*1024, } [4] = { .name = nand, ；此區(qū)域代表整片 nand flash,做預(yù)留使用 .offset = 0x00000000, .size = 1024*1024*1024, 莫炳全 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 10 } }。 ④從 SMDK2440 到 MINI2440:使用批處理命令修改 中的字樣為mini2440。 ⑤編譯測試：在根目錄下執(zhí)行： make mini2440_defconfig make zImage 。編譯內(nèi)核，最后生成 zImage。 (4)配置內(nèi)核：針對配置內(nèi)核做主要的作為介紹。 執(zhí)行 make menuconfig General setup ；配置目標(biāo)版體系 S3C2440 Machines MINI2440 development board Device Drivers ；配置 DM9000 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng) Network device support Ether(10 or 100Mbit) DM9000 Device Drivers ；配置 USB 攝像頭 Multimedia devices Multimedia support Video capture adapters （ NEW） V4L USB devices (NEW) GSPCA based webcams 選擇所有的攝像頭類型 把所有結(jié)構(gòu)設(shè)備添加到目標(biāo)平臺設(shè)備集中： Static struct platform_device *mini2440_devices[]_initdata = { amp。s3c_device_usb, amp。s3c_device_rtc, amp。s3c_device_wdt, amp。s3c_device_i2c0, amp。s3c_device_iis, amp。mini2440_device_eth, 賀州學(xué)院本 科畢業(yè)論文 11 amp。s3c_device_nand, } (5)配置編譯新內(nèi)核：首先以 ROOT 身份進(jìn)入系統(tǒng)，然后對它進(jìn)行編譯，得到內(nèi)核映像文件 zImage。 文件系統(tǒng)的制作 嵌入式 linux 系統(tǒng)可使用的文件系統(tǒng)有多種，比如 CRAMFS、 JFFS YAFFS2 等 [6]。YAFFS2 類似于 JFFS 和 JFFS2 的專為 flash 設(shè)計(jì)的嵌入式文件系統(tǒng)。雖然功能少，但速度快，占用內(nèi)存少，并自帶 nand flash 芯片驅(qū)動(dòng) 。其移植過程為： (1)解壓 YAFFS2。 (2)建立 YAFFS2 目錄，復(fù)制解壓后的代碼到目錄下。 (3)修改 fs/Kconfig,添加： source “ fs/yaffs2/kconfig” 。 (4)修改 fs/Makefile,添加： obj$(CONFIG_YAFFS2_FS) +=yaffs2/。 (5)配置內(nèi)核時(shí)選中 MTD支持和 YAFFS2 支持。 (6)編譯內(nèi)核并將下載到開發(fā)板的 flash。 本章小結(jié) 在本章中，簡單敘述了系統(tǒng)基于 嵌入式 linux 系統(tǒng)平臺的搭建 ，包括 交叉編譯環(huán)境的建立和 Bootloader 的移植 ，還有 以 Linux 內(nèi)核 作為視頻服務(wù)器核心 的配置和移植，最后介紹了 根 文件系統(tǒng)的制作 流程。這樣，就構(gòu)建好了系統(tǒng)所需的 linux 系統(tǒng)平臺。 4 系統(tǒng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序的編寫和移植 在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)充當(dāng)了硬件和應(yīng)用軟件之間的紐帶。對于功能較簡單，控制不復(fù)雜的系統(tǒng)，并不需要多任務(wù)、文件系統(tǒng)和內(nèi)存管理等復(fù)雜功能，用單任務(wù)構(gòu)架可以很好地支持。對于本系統(tǒng)相對復(fù)雜的軟件 系統(tǒng)，需要具有操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)來完成多任務(wù)并發(fā)。 系統(tǒng)軟件設(shè)備 架構(gòu) 錯(cuò)誤！鏈接無效。 圖 41 系統(tǒng)軟件設(shè)備架構(gòu) 本系統(tǒng)軟件設(shè)備架構(gòu)如圖 41 所示，詳細(xì)模塊功能如下： (1)前臺功能 :在網(wǎng)絡(luò)上的客戶端進(jìn)行對服務(wù)器的視頻數(shù)據(jù)請求，通過通用的瀏覽莫炳全 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 12 器進(jìn)行圖 片監(jiān)控，視頻監(jiān)控。 (2)應(yīng)用層功能：在應(yīng)用層上，主要負(fù)責(zé)處理網(wǎng)站發(fā)布接收訪問等基于 HTTP 協(xié)議的活動(dòng)?；?HTTPD 服務(wù)器發(fā)布的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中的 文件夾中，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，成為客戶端真正能瀏覽到的圖片和視頻。 (3)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層功能：該層主要使用開源軟件 mjpgstreamer 模塊，該軟件利用共享庫來處理輸入輸出， 處理文件輸入，可輸入圖片和視頻文件， 和 等是以 HTTP 視頻數(shù)據(jù)服務(wù)流形式輸出，為高層圖像提供較友好的數(shù)據(jù)接口 。 mjpgstreamer 軟件依賴 libjpeg 和 libjpegdevel 庫的支持。利用 文件接收攝像頭，利用 YUV格式，適當(dāng)減少圖片幀數(shù)讓視頻流暢，該模塊會讓數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)緩沖器進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，由輸出模塊 模塊進(jìn)行 HTTP 數(shù)據(jù)流的處理。 文件夾存放網(wǎng)頁開發(fā)包，為了與應(yīng)用層交換，內(nèi)嵌有本系統(tǒng)瀏覽數(shù)據(jù)的頁面。 (4)驅(qū)動(dòng)層功能：在此主要是驅(qū)動(dòng) USB 攝像頭和網(wǎng)絡(luò)芯片 DM9000。為上述功能提供可能。 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu) Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)從上到下分為 4層 [3]，一次為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與媒介層 ，其流程圖如圖 42 所示。 (1)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層 :向網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包收發(fā)接口，通過dev_queue_xmit()函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過 if_rx()函數(shù)接收數(shù)據(jù)。 (2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層 :向協(xié)議接口層提供 _device，用來描述具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬性和操作的結(jié)構(gòu)體。 (3)設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層：各函數(shù)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層 _device 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體成員，驅(qū)使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬 件完成相應(yīng)的動(dòng)作，通過 hard_start_xmit()函數(shù)啟動(dòng)發(fā)送操作，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的中斷觸發(fā)接收操作。 (4)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與媒介層 ：完成數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收的物理實(shí)體。包括網(wǎng)絡(luò)適配器和具體的傳輸媒介等。 錯(cuò)誤！鏈接無效。 圖 42 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu) 賀州學(xué)院本 科畢業(yè)論文 13 DM9000 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包過程 (1)DM9000 發(fā)送數(shù)據(jù)包過程 ，如圖 43 所示： ①向控制寄存器 TXCMD 寄存器寫入發(fā)送命令。 ②將發(fā)送數(shù)據(jù)長度寫入 TXLENG 寄存器。 ③讀取 PacketPage 空間內(nèi)的 BUSST 寄存器，配置其狀態(tài)為準(zhǔn)備發(fā)送狀態(tài)。 ④在 PORT0 寄存器循環(huán)寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 錯(cuò)誤！鏈接無效。 圖 43 DM9000發(fā)送數(shù)據(jù)包過程圖 圖 44 DM9000接收數(shù)據(jù)包過程圖 (2)DM9000 接收 數(shù)據(jù)包過程 ，如圖 44 所示： ①接收到網(wǎng)絡(luò)適配器產(chǎn)生的中斷，查詢中斷狀態(tài)隊(duì)列端口，判斷中斷類型是否為接收中斷。 ②讀 PORT0 寄存器依次換得接收狀態(tài) rxStatus，接收數(shù)據(jù)長度 rxLength。 ③循環(huán)繼續(xù)對 PORT0 寄存器讀取 rxLength 次，直到獲得整個(gè)數(shù)據(jù)包 USB 攝像頭的驅(qū)動(dòng) 在 linux 系統(tǒng)中，提供了主機(jī)側(cè)和設(shè)備測的 USB驅(qū)動(dòng)框架 [3]。從主 機(jī)側(cè)的角度而言，需要編寫的 USB 驅(qū)動(dòng)程序包括主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)兩類， USB 主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序控制插入其中的 USB 設(shè)備，而 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序控制設(shè)備如何作為從設(shè)備與主機(jī)通信。本系統(tǒng)研究的是主機(jī)側(cè) USB 驅(qū)動(dòng)。在 內(nèi)核中配置和修改開源驅(qū)動(dòng)spca5xx/gspca，就基本實(shí)現(xiàn)了通用的主流 USB 攝像頭的支持。為了識別不同的 V4L1和 V4L2 芯片的攝像頭，安裝 GSPCAV1 來支持 V4L1，用 UVCVIDEO 來支持 V4L2。 主機(jī)側(cè) USB 驅(qū)動(dòng)總體結(jié)構(gòu) 錯(cuò)誤！鏈接無效。 圖 45 主機(jī)側(cè) USB驅(qū)動(dòng)總體結(jié)構(gòu)圖 USB采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)圖如圖 45所示。要實(shí)現(xiàn)的 USB 驅(qū)動(dòng)包括兩類：USB 主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)和 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)，前者控制插入其中的 USB 設(shè)備，后者控制 USB設(shè)備如何與主機(jī)通信。 USB 核心負(fù)責(zé) USB 驅(qū)動(dòng)管理和協(xié)議處理的主要工作，包括：通 過定義一些數(shù)據(jù)接口、宏和功能函數(shù)，向上為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供編程接口，向下為 USB 主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)提供編程接口；通過全局變量維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的 USB 設(shè)備信息；完成設(shè)備熱插拔控制、總線數(shù)據(jù)傳輸控制等。 urb 處理流程 在 USB 設(shè)備的邏輯組織中，包含設(shè)備、配置、接口和端點(diǎn) 4個(gè)層次 [3]。設(shè)備通常有莫炳全 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 14 一個(gè)或多個(gè)配置；配置通常有一個(gè)或多個(gè)接口；接口通常有一個(gè)或多個(gè)設(shè)置；接口有零或多個(gè)端點(diǎn)。 而 USB 設(shè)備中的每個(gè)端點(diǎn)都處理一個(gè) urb 隊(duì)列，在隊(duì)列被清空之前，一個(gè) urb 的生命周期如下，如圖 46 所示： (1)被一個(gè) USB設(shè)備 驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建，由 usb_alloc_urb()函數(shù)創(chuàng)建。 (2)初始化，被安排給一個(gè)特定 USB 設(shè)備的特定端點(diǎn)。 (3)被 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)提交給 USB 核心。在完成第 (1)、 (2)步的創(chuàng)建和初始化后， usr便可以提交給 USB 核心，通過 usb_submit_urb()函數(shù)來完成。 (4)提交由 USB核心指定的 USB 主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)。 (5)被 USB主機(jī)控制器處理，進(jìn)行一次到 USB 設(shè)備的傳送。 (6)當(dāng) urb完成， USB 主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)通知 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)。 錯(cuò)誤！鏈接無效。 圖 46 urb處理流程圖 本章小結(jié) 本章首先從整體上描述了 本系統(tǒng)軟件設(shè)備架構(gòu)，然后介紹了架構(gòu)中各模塊層的功能。接著再詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的編寫流程和 USB 攝像頭驅(qū)動(dòng)程序的移植。