【正文】 像頭的選擇取決于實驗室配置的開發(fā)板——三星s3c2410的開發(fā)板，選擇網眼的ov511攝像頭。這個設備號是從/proc/devices文件中獲得的，所以一般是先有驅動程序在內核中，才有設備節(jié)點在目錄中。這個節(jié)點是通過mknod命令建立的，其中指定了主設備號和次設備號。通常一個硬件的驅動程序就是指一個驅動模塊。模塊(module)是在內核空間運行的程序，實際上是一種目標對象文件，沒有鏈接，不能獨立運行，但是可以裝載到系統(tǒng)中作為內核的一部分運行，從而可以動態(tài)擴充內核的功能。函數(shù)原型：int (*ioctl)(struct inode*,struct file*,unsighed int,unsighed long)Linux對一個硬件設備的驅動有兩種方式：一種是直接加載到內核代碼中，啟動內核時就會驅動此硬件設備。函數(shù)原型：ssize_t(*read)(struet flle*,char*,size_st,loff_t*):(4)write入口點：向設備寫數(shù)據，對于有緩沖區(qū)的I／O操作，一般向緩沖區(qū)里寫入數(shù)據。獨占設備必須標記設備可再次使用。如果設備是獨占的，即同一時刻只能有一個程序訪問此設備，則open子程序必須設置一些標志以表示設備的狀態(tài)。一般來說，字符型設備驅動程序能夠提供如下幾個入口點：(1) open入口點：打開設備準備I／O操作，對字符特別設備進行打丌操作，都會調用設備的open入口點。因為設備驅動程序一般支持同一類型的若干設備，所以一般在系統(tǒng)調用中斷服務子程序時，都帶有一個或多個參數(shù)，以唯一標識請求服務的設備。在Linux操作系統(tǒng)中，并不是直接從中斷向量表中調用設備驅動程序的中斷服務子程序，而是由Linux系統(tǒng)束接收硬件中斷，再由系統(tǒng)調用中斷服務子程序。這部分程序在執(zhí)行時，系統(tǒng)仍認為是與進行調用的進程屬于同一個進程，只是由用戶態(tài)變成了核心態(tài)，但仍具有進行此系統(tǒng)調用的用戶程序的運行環(huán)境，因而可以在其中調用與進程運行環(huán)境相關的函數(shù)。(2) 服務于I／O請求的子程序，又稱為驅動程序的上半部分。如果該設備正常，則對這個設備及其他必需的條件(如中斷、DMA通道)進行申請并初始化。設備文件的主設備號必須與設備驅動程序在登記時申請的設備號一致，否則用戶進程將無法訪問驅動程序。每個設備文件都有其文件屬性(c／b)，表示是字符設備還是塊設備。在Linux操作系統(tǒng)下有三類主要設備文件類型：塊設備、字符設備和網絡設備。驅動程序可以動態(tài)地加載和卸載，內核只包含必需設備的驅動程序。從內核的角度來看，驅動程序是一個設備的代表。4設備驅動程序開發(fā)簡介 Linux的驅動程序層次結構在嵌入式系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是介于應用程序與硬件之間的一個系統(tǒng)軟件，其作用是為用戶提供統(tǒng)一的API接口。然后重新編譯內核，重新燒寫內核和文件系統(tǒng)的映像。選中其中的相關選項，可以根據自己的使用情況定制，多選中一些只是使啟動變得慢一些，內核大一點，沒有什么其他壞處。建立一個目錄，將需要放到文件系統(tǒng)的文件復制到這個目錄。雖然這樣可以節(jié)約很多Flash存儲空間，但是文件系統(tǒng)運行需要將大量的數(shù)據拷貝進RAM中，消耗了RAM空間。它主要優(yōu)點是將文件數(shù)據以壓縮形式存儲，在需要運行的時候進行解壓縮。在嵌入式系統(tǒng)中，常用的文件系統(tǒng)有RAMFS、JFFSCRAMFS等。Linux在安裝新的文件系統(tǒng)時，把它安裝到指定的安裝目錄，從而合并到這個單一的文件系統(tǒng)樹上。引導程序、內核以及需要保存的數(shù)據等都要放在Flash中，而且操作系統(tǒng)一般都需要在存儲器上建立文件系統(tǒng)才能對存儲器進行操作，因此需要在Flash上建立文件系統(tǒng)以滿足嵌入式操作系統(tǒng)和實際的需要。運行以上三個命令之后，即可在二 /arch/arm/boot目錄下生成所需要的zImage映像文件。 (2)makedep：建立內核文件之間的聯(lián)系和依賴關系。本系統(tǒng)中主要需要對一下參數(shù)進行配置：處理器結構、網絡功能、設備驅動、可執(zhí)行文件格式等。 Linux內核編譯與移植在對內核移植前，需要根據系統(tǒng)硬件資源對Linux內核進行配置和裁剪，以便在實現(xiàn)功能的前提下盡量減小內核，充分利用嵌入式系統(tǒng)有限的資源。 我們這里采用的是博創(chuàng)公司提供的已經編譯好的適合于博創(chuàng)試驗箱的vivi的二進制文件。(6)make vivi命令編譯VIVi源文件。(4)修改內核啟動時使用的命令行初始參數(shù)。(2)修改三個宏定義。在VIVi代碼的頭文件公共目錄 /include中，Platform/，我們只需要修改這些文件就可以配置目標板的參數(shù)，如波特率、引導參數(shù)、物理內存映射等。啟動加載模式可以在一段時間后(這個時間可更改)自行啟動Linux內核，這時VIVi的默認模式。VIVi是韓國的而mizi公司開發(fā)的BootLoader，適用于ARM9處理器。通常都是對己有的Bootloader進行移植工作，如Vivi和UBoot等。除了體系結構，Bootloader還依賴于具體的嵌入式板級設備的配置。通過這段小程序，可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，為最終調用操作系統(tǒng)內核或用戶應用程序準備好正確的環(huán)境。 BootLoader的移植圖是一個典型的嵌入式應用系統(tǒng)固態(tài)存儲設備的空間分配示意圖。在網上下載該版本的交叉編譯器包：，然后進入該目錄，執(zhí)行解包命令tar zxv ，然后編輯/etc/，修改環(huán)境變量。采用交叉編譯的主要原因在于，多數(shù)嵌入式目標系統(tǒng)不能提供足夠的資源供編譯過程使用，因而只好將編譯工程轉移到PC中進行。而Linux微內核只占用其中很小一部分內存，包括虛擬內存和所有核心的操作系統(tǒng)功能在內，只需占用系統(tǒng)的100K內存。微內核模塊化體系結構Linux操作系統(tǒng)本身的微內核體系結構相當簡單，網絡和文件系統(tǒng)以模塊形式置于微內核的上層，驅動程序和其它部件可在運行時作為可加載模塊編譯到或者是添加到內核，這為構造定制的可嵌入系統(tǒng)提供了高度模塊化的構件方法，使添加部件非常容易。這對受開銷和時間限制的研究與開發(fā)項目是很有吸引力的，原型可以在標準平臺上開發(fā)然后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開發(fā)過程。支持多種硬件平臺Linux擁有了一個龐大的支持者群體，其中許多人都編寫驅動程序和其它的更新程序并且免費的通過Intenet網絡進行分發(fā)。Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應用軟件都己移植到了Linux上。這點優(yōu)勢是其他商用操作系統(tǒng)無法比擬的。但是Limix是免費軟件，只要遵守GPL的規(guī)定，就可以免費獲得拷貝。Linux之所以有能在嵌入式系統(tǒng)市場上取得如此迅速的發(fā)展，與自身的優(yōu)點有著不可分割的關系。Linux類似于UNIX，是免費的，源代碼開放的，符合POSIX標準規(guī)范的操作系統(tǒng)。目標系統(tǒng)硬件開發(fā)板用來運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)應用程序等，而主機平臺用來進行嵌入式操作系統(tǒng)內核編譯，文件系統(tǒng)的制作和系統(tǒng)應用程序開發(fā)和調試等。如圖22所示為系統(tǒng)的整體軟件設計架構圖。應用程序的接口由API來實現(xiàn)，API的實現(xiàn)包括二個部分:一部分API作為庫來實現(xiàn)與應用程序間的連接，一部分在SOCKET中實現(xiàn)。操作系統(tǒng)內核的主要功能是管理任務、任務排序、提供中斷、系統(tǒng)時鐘管理以及實現(xiàn)硬件抽象層和視頻編碼內核間的通信。系統(tǒng)硬件平臺如圖21所示用戶終端監(jiān)控終端數(shù)據壓縮數(shù)據傳輸層USB攝像頭S3C2410XSRAM電源及復位電路控制臺NAND Flash存儲設備SDRAMJtag接口圖21 系統(tǒng)硬件平臺結構圖通過對嵌入式操作系統(tǒng)Linux體系結構的分析，結合ARM處理器及其外圍設備的的特性，本系統(tǒng)中將軟件的體系結構分為兩層:內核空間和用戶空間。通過RS232接口連接到宿主機上。該試驗箱提供了眾多的外設接口，特別是開發(fā)平臺上的10/l00M自適應網絡接口和USB接口，特別適合本項目的使用環(huán)境。遠程監(jiān)測端運行于控制中心，它實時接收和顯示圖像數(shù)據，采用普通PC即可，關鍵要能連入以太網。(4) 基于Vidoo4Linux的視頻采集程序的研究與實現(xiàn)。論文的研究工作主要集中在以下幾個方面:(1) 系統(tǒng)軟硬件平臺的搭建。其中，第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網絡為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術革命，受到了學術界、產