伴随着多媒体技术的发展 ， 数字化图像采集处理系统被广 感器 的 Ｉ Ｃ 动， ２驱 然后通过 ＩＣ总线完成对底层传感器 芯片 的 ２ 泛地应用于视频监控 、 安全监测等领域 中，图像采集 的实时性 探测与控制。如图 ａ ｔ ｃ ｄ ｐ ｅ ｔａ ｈ ａ ａ ｔ ｒ 实现 Ｖ ６ ０芯片在 Ｉ Ｃ ＿ ０ ０９５ ２ ｅ ａ ｈ ｃ ｉｎ （则实现 了 ０９ ５ Ｖ６０ 和质量被认为是判断采集系统是否优 良的重要指标 。 而嵌入式 总线上的探测与加载过程 。ｄ ｔ ｃ— ｌ ｅ ｔ ） Ｌ Ｎ Ｘ和 Ｃ Ｏ （ ｏ ｐｌ ｍ ｎ ａ ｙＭ ｔ ｌ Ｏ ｄ — ｅ ｉ ｏ ｄ ｃ ｏ ） ＩＵ Ｍ Ｓ Ｃ ｍ ｅ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ — ｘｉ ｅ Ｓ ｍ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ 芯片从 Ｉ Ｃ总线上的删 除，并释 放之前 申请的 内核 内存空间 。 ２ （）Ｖ Ｌ设备驱动接 口：实现 Ｌ ｎ ｘ下 Ｖ Ｌ接 口的 Ａ Ｉ ３ ４ ｉｕ ４ Ｐ 图像传 感器 的软 硬件搭配便 成为 了当前 开发 图像 系统的首选 “ 本文 在基于 Ｐ Ａ ７ Ｘ ２ ０处理 器的 ｌｎ ｘ系 统平台上 ，利用 函数 ， ｉｕ 便于用户通过这些 Ａ Ｉ函数读取传感器信息 ， Ｐ 设置传感 ０９５ Ｖ ６ ０摄像头采集数据 ，实现 了连续静态 图像 的采集 ，并利 器参数 ，读取采集到 图像数据 。从图中可以看到，Ｖ Ｌ设备驱 ４ 用 Ｊ ｅＬ ｂ库压 缩了图像 实现 了实时传输功能。 ｐｇ ｉ 动接 口通过 ｏ ｅ ｐｎ ０函数实现对 关联设备的打开操作 ，并将设 系 统 总 体 设 计 备初始化 。Ｃ ｏ ｅ ｌ ｓ ０函数则为 ｏ ｅ ０函数的逆操作 ，主要是让 ｐｎ 本 系统硬件 部分主要 由 Ｐ Ａ ７ Ｘ ２０控制单元 、 图像采集单元、 传感器处于低功耗模式 ， 取消硬件 的初始化设置 ， 释放 申请 的 ｒ ａ ０则主要是将采集的图像数据 由内核空 间拷 贝 网络传 输单元和上位机处理单元 （ｃ 组成 ， Ｐ） 软件部分则主要由 内存 空间。 ｅ ｄ ｏ ｔ ０函数则提供 了传感 ｌｎ ｘ 统环 境、Ｃ Ｏ 摄像 头驱动 、图像采集和压缩程序 、图 到用 户空间如 文件 或者 系统 内存 。Ｉ ｃ ｌ ｉｕ 系 ＭＳ 像 收发程序和上位机解压缩显示程序组成 。 器 控制 命令 ，如 Ｖ Ｄ Ｏ Ｇ Ａ 、Ｖ Ｄ Ｏ Ｇ ＩＴ Ｉ ＩＣ Ｗ Ｎ Ｉ ＩＣ Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｃ Ｐ Ｃ 、Ｖ Ｄ Ｏ Ｇ ｌ 、 二、硬件平 台设计 Ｖ Ｄ Ｏ Ｓ ＩＴ Ｉ ＩＣ Ｗ Ｎ Ｉ Ｉ Ｃ Ｃ Ｐ Ｕ Ｅ等 接 口命 令 ，实 Ｉ Ｉ Ｃ Ｐ Ｃ 、Ｖ Ｄ Ｏ Ｓ Ｉ 、Ｖ Ｄ Ｏ Ｍ Ａ Ｔ Ｒ 本系统 的硬件平 台采用嵌入式处理器 Ｐ Ａ ７ Ｘ ２ ０作为核心控 现对 图像 传感 器的有效控制 。 制 器，利用 ０ ９ ５ Ｖ ６ ０摄像头、网络芯片和存储器等来构建图像 （ ） 图像采集程序 二 采集和处理系统 。 摄像 头采集图像数据后 ， 将数据送至 缓存 区， 在采集程序 运行前 ，首先为视频 设备建立 结点 ，“ ｋｏ ｍｎｄ 经过 Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ压缩后完成 网络传输 功能。硬件平 台设计 主要有 ４ ／ ｅ ／ ｉ ｅ Ｏ ８ ０ 。 系 统 图 像 采 集 程 序 可 以 通 过 ｄ ｖ ｖ ｄ ｏ Ｃ １ ” 部分 ，分别 为核 心控 制部分、图像采集部分 、网络通讯部分和 Ｖ ｄ ｏＬ ｎｘ来执行打开 、读写、关 闭传感器操作 。图像 采集 ｉｅ ４ ｉｕ 上位机处理单元 。 流程如图 １ ： 系统 的主控制器采用 Ｐ Ａ ７ ，它是一款基 于 ＡＭＶ Ｔ Ｘ２０ Ｒ ５ Ｅ的 架构 ，内部工作频率可达 ５３ Ｈ ， ３Ｍ ｚ 系统外接两片 Ｈ ５Ｖ ６ ６ ０ Ｙ ７ ５ １２ （ 塑 ） — 芯片和一片 ＩＴ Ｌ公 司的 ２Ｆ ２ Ｊ ＮＥ ８ １８ ３芯片 。 夕 内 存 图 像 读 取 一 图像采集模块主 要 由Ｏ ｎ ｖ ｓ ｏ 公司 的０ ９ ５ 摄像头完 ｍ ｉ ｉ ｉｎ Ｖ ６０ ｝ 动 程 序 加 载 驱 成 ，该模块 的时钟频 率设为 ２Ｍ ｚ ４Ｈ 。
计算 机 光盘 软件 与应 用
多媒 体 技 术 及 应 用
Ｃ ｍｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ｉａ ｉｎ
２１ ０ ２年第 ８期
基于 ｌ ｕ 的实时图像采集系统设计与实现 ｉｘ ｎ
范锐 ’ 武 胜 丑
（ 北京航 空航天 大学，北京
１０９） ０１１
摘要 ：为 了满足移动机 器人 对 图像采集的 实时性需求 ，本文设计 了一套 图像采集 系统 ，其核 心是 Ｐ Ａ２０处理 Ｘ ７ 器 ，利 用 Ｃ ＭＯＳ图像 传感器采集视 频数据并进行 了静 态图像的 ＪＥ Ｐ Ｇ压缩编码 ，实现 了网络传输功能 。图像传感 器 的驱动程序是 以 Ｖ Ｌ 口 为基础 ，通过 Ｉ ４接 作 ２ Ｃ总线来 完成对 Ｃ Ｓ 片寄存器的配置。 ＭＯ 芯 关键 词 ：嵌入式 ｌ ｕ ；图像采 集；ＣＭＯＳ摄像 头；Ｊ Ｅ ｉ ｘ ｎ ＰＧ 中图分类号 ：Ｔ ３ ５ 文献标识码 ： Ｐ １． １２ Ａ 文章编号 ：１０ － ５９（ １） ８ ０９－ ２ ０７ ９９ ２ ２０— １２ ０ ０
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ห้องสมุดไป่ตู้
网络传输单 元主 要由 Ｄ ９ Ｏ Ｅ Ｍ Ｏ Ｏ Ｐ模块及其外 围电路 组成 ， 负责图像 数据的发送 。 三、图像采集程序的实现 本 系 统 的 开 发 环 境 为 Ｒ ｄ ａ ９ ０ 操 作 系 统 加 ｅｈｔ ． ａ ｍ ｌｎ ｘ ｇ ｃ ３ ４ ６ 本的交叉编译 工具链 。 ｒ — ｕ — ｃ ． ． 版 ｉ （ ） Ｃ Ｏ 摄 像头驱动 一 ＭＳ 嵌入式图像传感器的开发一般可通过嵌入式 Ｌ ｎ ｘ提 供 ｉｕ 的 ｖ ｄｏ １ｎ ｘ（ ｉｅ ４ ｉｕ 简称 Ｖ Ｌ ４ ）驱动接 口和 Ｉ Ｃ驱动来完成 。 ２ 本系统采用的 ０ ９ ５ Ｖ ６ ０摄像 头的驱动 Ｖ Ｌ驱动接 口为 ２层式架 ４ 构，最上层为 Ｖ Ｌ驱动程序 ，最下层则是 图像设备驱动程序 。 ４ 本文将 ０ ９ ５ Ｖ ６ ０与 Ｐ Ａ ７ Ｒ Ｘ ２ ０ Ａ Ｍ处理器 的硬件平 台相结合 ， 从三个层次上介绍 Ｌ ｎ ｘ下 图像传感器驱动开发 的实现过程 ： ｉｕ （）低层 ０ ９ ５ １ Ｖ ６ ０寄存器的配置 。在配置前需仔细检查传 感器引脚 中的 Ｍ Ｌ ＣＫ和 Ｐ Ｌ 、Ｖ ｙ ｃ ｒ ｆ是输 出正常 ，各数 Ｃ Ｋ ｓ ｎ 、Ｈ ｅ 据引脚是否有波峰 ， 然后再进行具体调试 。 根据供应商提供 的 参数进行配置 ，参考 ０ ９５ Ｖ ６ ０芯片的数据手册对具体 寄存器设 置使其输 出图像格式符合本系统 的要求 。 中， 点关注两个 其 重 寄存器 ， Ｌ Ｒ Ｃ Ｋ Ｃ寄存器可 以用来设置工作 时钟频率 ， Ｏ ７ Ｃ Ｍ 则用 来设置芯片 的软件复位和输 出图像 的格式大 小。 （） ＩＣ总线驱动接 口。该接 口实现 了 Ｌ ｎ ｘ下 图像传 ２ ２ ｉｕ