【正文】 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]。 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。 ④在 PORT0 寄存器循環(huán)寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 ②將發(fā)送數(shù)據(jù)長度寫入 TXLENG 寄存器。 錯(cuò)誤！鏈接無效。 (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。 (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。 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。 (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。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(huì)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。 (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 。 (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)。 系統(tǒng)軟件設(shè)備 架構(gòu) 錯(cuò)誤！鏈接無效。對(duì)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。這樣，就構(gòu)建好了系統(tǒng)所需的 linux 系統(tǒng)平臺(tái)。 (6)編譯內(nèi)核并將下載到開發(fā)板的 flash。 (4)修改 fs/Makefile,添加： obj$(CONFIG_YAFFS2_FS) +=yaffs2/。 (2)建立 YAFFS2 目錄，復(fù)制解壓后的代碼到目錄下。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) 。 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]。mini2440_device_eth, 賀州學(xué)院本 科畢業(yè)論文 11 amp。s3c_device_i2c0, amp。s3c_device_rtc, amp。 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(tái)設(shè)備集中： Static struct platform_device *mini2440_devices[]_initdata = { amp。編譯內(nèi)核，最后生成 zImage。 ④從 SMDK2440 到 MINI2440:使用批處理命令修改 中的字樣為mini2440。 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。 (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(tái)為 arm, CROSS_COMPILE 是指交叉編譯器。本系統(tǒng)的核心電路和 SMDK2440 基本一樣，而 內(nèi)核對(duì) 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(tái)做細(xì)微的差別調(diào)整即可。 本系統(tǒng) 采用的 BIOS 是基于三星公司原來的 bootloder 修改而來的 Supervivi。 ④ 為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)。 ② 檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射 (memory map)。 ⑤ 跳轉(zhuǎn)到 stage2 的 C 入口點(diǎn)。 ③ 拷貝 Boot Loader 的 stage2 到 RAM 空間中。 (1)stage1 通常包括以下步驟 (以 執(zhí)行的先后順序 )： ① 硬件設(shè)備初始化。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。下載源代碼并解壓到 根目錄下，運(yùn)行 gedit /root/.bashrc，然后把編譯器路徑加入系統(tǒng)環(huán)境變量中。 3 嵌入式 LINUX 系統(tǒng)平臺(tái)的搭建 交叉編譯環(huán)境的建立和 Bootloader 的移植 交叉編譯環(huán)境的建立 由于嵌入式系統(tǒng)不是通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，硬件資源受到很大的限制，因此運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)裁剪和定制之前，需要在強(qiáng)大的宿主機(jī)上建立一個(gè) 交叉編譯環(huán)境 ，用于目標(biāo)機(jī) [5]。 (2) RS232 模塊 :直接從 CPU 引出后，使用 RS232 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，使用直連線與 PC機(jī)相互通信，用于下載調(diào)試程序使用。 USB Host 接口如圖 26 所示。 100M 網(wǎng)絡(luò)接口如圖25所示。其接口電路如圖24所示。 圖 23 SDRAM接口圖 (2)FLASH:系統(tǒng)采用 NAND Flash，型號(hào)為 K9F1G08，大小為 128M。 硬件接口設(shè)計(jì) SDRAM 和 FLASH 接口設(shè)計(jì) (1) SDRAM:系統(tǒng) 外接了兩片 64M bytes 的 SDRAM 芯片（型號(hào)為 HY57V561620FTP） ,一般稱之為內(nèi)存，并接在一起形成 32bit 的總線寬度，其物理啟始地址為 0x30000000。為了處理圖像數(shù)據(jù)， CPU 工作頻率可達(dá) 400MHz。 圖 22 系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)圖 賀州學(xué)院本 科畢業(yè)論文 5 硬件模塊選型 微處理器采用三星公司的 S3C2440， S3C2440 是一款內(nèi)部集成了 ARM 公司 ARM920T內(nèi)核的 16/32 位 RISC 嵌入式處理器，主要面向高性能、低功耗的應(yīng)用。 硬件選型 系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)選擇三星公司的 S3C2440 作為核心處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，采用 USB攝像頭實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)傳輸，系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。服務(wù)器以 Linux 內(nèi)核 作為視頻服務(wù)器核心，內(nèi)有三個(gè)主 要服務(wù)組件，其中 APACHE 服務(wù)器負(fù)責(zé)與用戶通過 HTTP 通信，用戶要使用瀏覽器 處理視頻，只需要登錄瀏覽器便可，在這里最好是使用 FIRFOX，因?yàn)樗鼘?duì) HTTP 視頻流支持最好。 圖 21系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖 21 所示，整體分為兩大部分：系統(tǒng)前臺(tái)和系統(tǒng)后臺(tái)。 (4)成本和功耗低，采用開源的 linux 系統(tǒng)，使用功耗極低但性能優(yōu)越的 ARM9 處理器，使系統(tǒng)的成本和功耗降到了最低。 (2)擴(kuò)展性強(qiáng)，可適用市場上的通用 USB 攝像頭，可適用通用的瀏覽器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程控制。 (3)通過分析采集到的圖片進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控 。 本文的 擬解決的主要問題 (1)通用 USB 攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序的編寫和移植。 (5)實(shí)現(xiàn) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸模塊的移植。 (3)linux 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫和 USB 驅(qū)動(dòng)程序的移植。 本文的研究內(nèi)容和主要工作 本文的主要工作 本文 在設(shè)計(jì) 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 過程中，主要做了以下幾個(gè)工作： (1)交叉編譯環(huán)境的建立和 Bootloader 的移植。而國內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方面相對(duì)落后，在高端攝像機(jī)等核心技術(shù)較薄弱，科技含量較高的產(chǎn)品以進(jìn)口為主，國內(nèi)代表性的公司中興，豐林等研發(fā)的系統(tǒng)可靠性差，網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性差。他們的監(jiān)控系統(tǒng)智能程度很高，醫(yī)療精密監(jiān)控，車牌及特征識(shí)別，運(yùn)動(dòng)軌跡判斷，人臉體態(tài)識(shí)別等。由于在集成電路、圖像壓縮技術(shù)及數(shù)字通信的發(fā)展，歐美國家在這行業(yè)領(lǐng)域中占有比較明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。 (4)成本和功耗低，服務(wù)器采用低廉的嵌入式處理器，客戶端只需通過瀏覽器即可進(jìn)行監(jiān)控。 (2)易于升級(jí)與全面可擴(kuò)展性 ， 能夠利用現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施 ， 輕松添加更多攝像機(jī) ，網(wǎng)絡(luò)帶寬可 復(fù)用，避免重新布線。 賀州學(xué)院本 科畢業(yè)論文 3 基于 IP 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) 克服了上述兩種監(jiān)控系統(tǒng)的局限性，擁有下述優(yōu)點(diǎn)： (1)不受距離限制，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，距離不受限制，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方即可。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接使用瀏覽器觀看 Web 服務(wù)器上的圖像信息，還可以通過授權(quán)的方式控制 遠(yuǎn)程目標(biāo)攝像頭 。該系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)是攝像機(jī)內(nèi)置 Web 服務(wù)器， 采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)， 并直接提供以太網(wǎng)端口。 基于 IP 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) (IPVS) 基于 IP 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) ，這是未來的監(jiān)控系統(tǒng)潮流。 （ 4） 有限遠(yuǎn)程監(jiān)視 /控制能力 ， 您不能從任意客戶機(jī)訪問任意攝像機(jī)。 （ 2） 有限可擴(kuò)展性 ， DVR 典型限制是一次最多只能擴(kuò)展 16 個(gè)攝像機(jī)。這類監(jiān)控系統(tǒng)功能較強(qiáng)，便于現(xiàn)場操作。 （ 4）形成不了有效的聯(lián)動(dòng)報(bào)警，由于模擬監(jiān)控系統(tǒng)的各部分是獨(dú)立動(dòng)作，彼此間的協(xié)議和動(dòng)作難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。 錄像質(zhì)量隨拷貝數(shù)量增加而降低。因此模擬監(jiān)控只適合小范圍的監(jiān)控使用，使用的范圍在一兩千米范圍內(nèi)。雖然具有良好的實(shí)時(shí)性和圖像質(zhì)量。例如，攝像機(jī)通過專用同軸纜輸出視頻信號(hào) [2]。 監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀 監(jiān)控 系統(tǒng)發(fā)展 從技術(shù)角度出發(fā) 大概 劃分為 三個(gè)階段： 第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)，到第二代基于 “PC＋多媒體卡 ”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng) (DVR)，到第三代完全基于IP 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) (IPVS) [1]。再加上在很多實(shí)際應(yīng)用中并不一定需要進(jìn)行實(shí)時(shí)活動(dòng)的圖像傳輸，只要在相隔一定時(shí)間內(nèi)傳輸一幅靜止 的圖片或者有意義有必要的時(shí)刻傳輸靜止圖像在來供監(jiān)控人員分析即可。但是就目前狀況而言，雖然擁有了搭建這些應(yīng)用服務(wù)的基本技術(shù)支持，但是目前國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)視頻還存在應(yīng)用不夠廣泛，形式單一，功能簡單，應(yīng)用軟件普及率低等特點(diǎn)。 隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了基于嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為信息產(chǎn)業(yè)，管理行業(yè)、監(jiān)控行業(yè)提供了快捷、高效、廉價(jià)的服務(wù)。 莫炳全 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) II ABSTRACT Image monitoring system is an integrated system bined with puter technology, muntication technology and multimedia technology. It takes intuitive, easy and abundant information and other features to be widely used in various aspects. With the development of embedded technology and image processing technology ,making work monitoring realtime image and video transmission and control bee a reality. The system is based on embedded Linux image monitoring system. The system uses the Linux system as a serverside platform, and S3C2440 ARM9 core processor as a server