基于arm的視頻圖像采集系統(tǒng).doc

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1、基于arm的視頻圖像采集系統(tǒng)摘要：本系統(tǒng)采用了Samsung公司生產(chǎn)的S3C2440芯片作為嵌入式處理器，再結(jié)合系統(tǒng)所需的外圍硬件構(gòu)成基本硬件電路。主要包括二大部分：處理器和存儲(chǔ)器部分；電源時(shí)鐘復(fù)位電路部分；外圍接口電路部分。在對(duì)各部分硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)后，接下來(lái)詳細(xì)介紹了嵌入式軟件平臺(tái)的構(gòu)建，包括如何移植Linux操作系統(tǒng)：基于嵌入式Linux下USB接口攝像頭視頻設(shè)備采集；移植H.264視頻壓縮庫(kù)和視頻傳輸程序的編寫(xiě)。1抓拍系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的構(gòu)建本文所設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)按功能可劃分為嵌入式主控模塊、視頻采集模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、等三大部分。圖1-1為本系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖:1.USB

2、數(shù)字?jǐn)z像頭采集圖像數(shù)據(jù):2.采集傳輸應(yīng)用程序通過(guò)攝像頭驅(qū)動(dòng)從攝像頭獲取到采集的圖像數(shù)據(jù):3.采集傳輸應(yīng)用程序調(diào)用H.264編碼庫(kù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮:4.采集傳輸應(yīng)用程序?qū)嚎s后的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給windowsPC上的顯示程序:5.Windows上的顯示程序?qū)D像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并顯示:圖1-1軟件架構(gòu)圖本系統(tǒng)的嵌入式主控模塊是基于Samsung公司生產(chǎn)的S3C2440這款處理器，主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)各模塊數(shù)據(jù)的響應(yīng)、處理以及控制。在硬件上，主控模塊包括電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路、存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)接口電路等。在軟件上，主控模塊上運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，管理各應(yīng)用程序模塊進(jìn)程并調(diào)度各

3、進(jìn)程。1.1采集系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的核心處理器為二星公司的S3C2440，外擴(kuò)64M的SDRAM存儲(chǔ)器以及64M的FLASH存儲(chǔ)器，外圍接口電路模塊:包括USB接口電路，以太網(wǎng)網(wǎng)卡DM9000接口電路以及網(wǎng)眼3000的數(shù)字?jǐn)z像頭等。本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖1-2系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖1.1.1電源、時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分硬件要求提供1.8V和3V的電壓。其中S3C2440處理器內(nèi)核需要提供1.8V電源，NandFlash,SDRAM及DM9000等芯片需要提供3V電源，所以本系統(tǒng)采用了LM1117-3.3和LM1117-1.8電壓轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源，得到1.8V

4、和3.3V的所需電壓。USB控制器需要提供5V的電源。本文采用了5V直流電壓供電。LM1117是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。其壓差在1.2V輸出，負(fù)載電流為800mA時(shí)為1.2V。LM1117有5個(gè)固定電壓輸出(1.8V,2.5V,2.85V,3.3V和5V)的型號(hào)。根據(jù)本系統(tǒng)的需要，這里選用了電壓輸出為1.8V和3.3V兩型號(hào)。時(shí)鐘電路為CPU和其它外圍電路提供精準(zhǔn)的工作時(shí)鐘，按照電路中設(shè)計(jì)使用的器件特性分為有源和無(wú)源晶振，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路中采用的是無(wú)源晶振。ARM芯片均提供時(shí)鐘發(fā)生電路，結(jié)合一定的輔助電路的配合就可以得到所需要的時(shí)鐘信號(hào)?；瓵RMS的這款S3C244

5、0芯片的時(shí)鐘控制邏輯可以產(chǎn)生為CPU核供給時(shí)鐘信號(hào)的FCLK、為AHB總線供給時(shí)鐘信號(hào)的HCLK、為APB總線供給時(shí)鐘信號(hào)的PCLK。1.1.2外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展S3C2440微處理器存儲(chǔ)空間僅有32M，應(yīng)用于本系統(tǒng)，需要外擴(kuò)存儲(chǔ)器。本設(shè)計(jì)采用兩片二星公司的HY57V來(lái)擴(kuò)展64M的SDRAM。它們均4M*16bit*4bank的SDRAM芯片，這樣，兩片SDRAM實(shí)現(xiàn)了位擴(kuò)展，數(shù)據(jù)總線達(dá)到了32bit，構(gòu)成64M尋址空間。圖1-3為S3C2440與NandFlash的接口圖。圖1-3S3C2440的存儲(chǔ)器擴(kuò)展框圖1.1.3外圍接口電路設(shè)計(jì)S3C2440內(nèi)部集成了2個(gè)USBh

6、ost和一個(gè)USBdevice接口。USB的分時(shí)處理機(jī)制實(shí)現(xiàn)了外設(shè)的即插即用。在USB接口電路中的D+,D-均為數(shù)據(jù)輸入端。USB接口中其它兩根線接電源和地，設(shè)計(jì)電路中用到的電感、電阻、電容主要起濾波作用。其中還用到了起限流作用的電阻，主要是在短路時(shí)防止燒毀供電電路。抓拍系統(tǒng)將抓拍到的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)絇C機(jī)客戶端。由于微處理器S3C2440內(nèi)部沒(méi)有集成網(wǎng)絡(luò)控制器，應(yīng)本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的需求，這里使用DM9000網(wǎng)卡芯片進(jìn)行擴(kuò)展。DM9000快速以太網(wǎng)控制處理器是DAVICOM公司推出的，合成了NINIU,MAC和PHY。圖1-4為DM9000與S3C2440的連接示意圖。

7、圖1-4以太網(wǎng)接口電路本設(shè)計(jì)采用了16位的連接模式。因?yàn)镈M9000沒(méi)有專用的地址線，是通過(guò)地址線與數(shù)據(jù)線復(fù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中的CMD是命令類型控制信號(hào)，如果CMD為高，傳送的為數(shù)據(jù):如果CMD為低，傳送就是地址。其中AEN是地址使能信號(hào)線，即DM9000的片選信號(hào)線，通過(guò)把LnGCS4設(shè)置為低電平控制選通DM9000。中斷信號(hào)線INT占用S3C2440的7號(hào)中斷，使得S3C2440可以響應(yīng)DM9000的中斷。DM9000與網(wǎng)絡(luò)之間的連接由發(fā)送信號(hào)線TX+,TX-和I接受信號(hào)線RX+,RX一通過(guò)隔離變壓器E-2023與以太網(wǎng)水晶接