基于ARM+Linux的视频采集编码系统设计

寄存器的起始地址(0x49000000) 初始化ochi->regs。

(3)主机控制器中断设置

在usb-ochi.c中，使S3C2440 的USB 主机控制器寄存器的中断向量初始化 ochi->irq 。

(4)根HUB端口数目设置

在usb-ochi.c 中，定义根HUB的下行端口数目为 2(#define MAX_ROOT_PORTS

2)，MAX_ ROOT_PORTS 的默认值为150。

(5)修改 Makefile和Config.in 文件

修改完成后执行 make命令，即可生成所需要的带有.o 后缀的驱动文件。

驱动程序设计完成并编译成功后，使用动态加载的方法添加到内核中。首先在宿主机上交叉编译好驱动模块，然后通过串口下载到开发板上，再使用 insmod 命令将驱动挂载，摄像头驱动便可成功添加，通过 lsmod 命令可以查看当前驭动添加的情况。

4 视频采集

系统软件基于VFL 开发，基本流程原理如图3。其中最关键的步骤就是视频数据的采集，一般有两种实现方法，一是直接读取，二是内存映射的方法。

1) 定义数据结构

程序中需要定义一些数据结构，如：video_capability ，包含摄像头的基本信息;video_picture，包含设备采集图像的各种属性;video_mmap，用于内存映射;video_mbuf ，利用mmap 进行映射的帧信息，实际上是输入到摄像头存储器缓冲中的帧信息;video_Window，包括设备采集窗口的各种参数。

Linux 系统中把设备看成设备文件，在用户空间可以通过标准的 I/O 系统调用函数操作设备文件，从而达到与设备通信交互的目的。用 ioctl 函数来控制1/O 通道。

2) 采集程序实现过程

1. 打开视频设备

在linux中视频设备对应的设备文件为/dev/video0 ，采用open 函数来打开视频设备。

2. 获取设备信息和视频信息并进行设置

开启设备文件后，通过调用 camera_get_capability() 和camera_get_picture() 函数来实现对设备信息以及图像信息的获取。这两个函数均通过调用ioctl() 函数来取得设备和图像的相关信息，并将取得的信息放到 video_capability 结构里。若需对图像信息进行设置时，先给video_picture 数据结构对象中所要修改的变量进行重新赋值，然后通过 ioctl 函数的VIDIOCGPICT来进行设置。通过调用 ioctl VIDIOCGPICT可设置所采集图像的属性。

3. 设置窗口的高度和宽度

编码器输入的是 CIF 格式的YUV420 码流，故将采集窗口的高度设置为 288，宽度为352。

4. 获取视频帧

使用mmap()(内存映射) 方式截取视频，mmap()系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。[5]

主要部分介绍如下：

a. 初始化及设置

使用ioctl(camera_fd，VIDIOCGMBUF，&camera_mbuf) 函数初始video_mbuf，获得摄像头存储缓冲区的帧信息，之后修改 video_mmap和帧状态的设置。

b. 实现摄像头设备文件到内存区的映射

调用buf=void *mmap(void *addr，size_t len，int prot，int flags，int fd，off_t offset) 函数，将设备文件的内容映射到内存区。

c. 数据采集

调用ioctl(fd，VIDIOCMCAPTURE，&camera_buf)截取图像，失败将返回-1 ，若函数成功调用，便开始一帧图像数据的截取，并将当前帧号按缓冲区总帧数的模加上1，为下一帧截取作准备。然后调用 ioctl(fd，VIDIOCSYNC，&frame) 函数，成功返回则表示图像截取已完成，可以开始作下一帧图像的采集。图像捕捉函数 v41_frame_grab()是mmap内存映射方式捕捉视频数据的具体实现，每次采集一帧YUV420P格式的原始图像数据。在使用双缓冲区轮换采集时，对于每个缓冲区进行连续帧采集，通过外加循环控制对摄像头帧缓冲区采集的次数来实现，以达到提高效率的目的[6]。

在此基础上也可实现连续帧的采集，Video4Linux最多支持一次采集32帧，首先需要设置采集的帧数 camera_buf.frame，并将data+camera_mbuf.offsets[frame] 定义每一帧数据在内存中的起始位置，利用 ioctl(fd，VIDIOCGMBUF，&camera_mbuf) 便可获得camera_mbuf 的信息。除此之外还要设置数据缓冲区的大小，然后利用 ioctl VIDIOCMCAPTURE 操作进行数据的连续采集，直到缓冲区中的剩余空间无法保存一个完整的数据帧。当缓冲区中没有可利用的空间时，系统调用 ioctl VIDIOCSYNC 来检查视频采集过程是否完成。若完成时，应用程序为数据帧分配地址，使缓冲区的数据帧可被安全用于其他进程。

4. 关闭视频设备

在采集完成后，需要关闭设备，并收回系统资源。如果是采用内存映射方法进行视频采集，在系统任务完成后必须用munmap 函数关闭映射内存，close函数可关闭视频设备文件。

5 视频采集系统的多线程设计

在采集和处理模块的设计中创建图像采集和图像处理两个线程，并开