基于AT91RM9200的图像采集系统设计

init(usb_gfkd_init); /*加载模块入口,调用函数usb_register()注册设备*/

module_exit(usb_gfkd_exit); /*注销模块入口,调用函数usb_deregister()注销设备*/

驱动程序与USBD的接口：USBD为每个设备驱动程序维护一个相关的 usb_driver的数据结构，负责设备的初始化和卸载。当总线上有设备连接操作时，USBD通过该结构来查找相关的驱动程序，并调用初始化函数 probe()对设备初始化；当设备断开时，USBD也通过该结构来查找相关的驱动程序，并调用设备卸载函数disconnect ()对设备卸载。USBD接口的数据结构定义为：

static struct usb_driver gfkd_driver = { "gfkd",gfkd_probe,gfkd_disconnect}；

初始化函数static void * gfkd_probe(…)首先读取设备的Usb dev结构，根据设备的配置描述符判断该设备是否被驱动程序所支持, 判断使用接口是否正确，然后为驱动申请一块内存，再探测使用的摄像头，完成对摄像头的初始化，最后创建摄像头的设备文件结点[5]。

卸载函数static void gfkd_disconnect (struct usb_device *dev, void *ptr)的作用是终止数据传输、删除摄像头的设备文件结点、释放接口、将驱动占用的内存释放。连接

驱动程序与应用程序接口：摄像头驱动程序在static struct file_operations gfkd_fops中给应用程序提供了统一的外设操作函数接口，当应用程序对摄像头进行open 、release、read、内存映射mmap以及IO控制等系统调用操作时将通过该结构访问驱动程序提供的函数。

static struct file_operations gfkd_fops = {

.owner = THIS_MODULE, .open = gfkd_open,

.release = gfkd_close, .read = gfkd_read,

.mmap = gfkd_mmap, .ioctl = gfkd_ioctl,

.llseek = no_llseek, };

打开摄像头函数static int gfkd_open(struct inode *inode, struct file *file)作用是打开摄像头的设备文件结点，并为数据传输做好必要的准备工作。它先调用函数gfkd _alloc()分配用于视频解码的临时数据缓冲区、帧缓冲区和数据缓冲区；然后初始化摄像头，用函数gfkd _setMode()设置输出的视频格式和分辨率；再用函数gfkd _setFrameDecoder()设置帧缓冲区接收的视频帧的格式和分辨率；最后调用函数gfkd _init_isoc()初始化等时数据传输设置、打开摄像头和分配提交URB。

关闭摄像头函数static int gfkd_close(struct inode *inode, struct file *file)作用是关闭摄像头的设备文件结点。它先调用函数gfkd _stop_isoc()终止等时数据传输；再调用函数CameraShutDown()关闭摄像头；最后使用函数gfkd _dealloc()释放分配的各种缓冲区。

内存映射函数static int gfkd_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)实现内核空间与用户空间的内存映射。先通过函数vmalloc()申请分配足够大的内核态内存作为图像帧缓冲区，并能存储两个URB采集的图像；然后用函数remap_page_range()将其映射到用户空间中。这样提高了用户程序获取内核态图像帧缓冲区数据的速度。

读函数static long gfkd_read(struct video_device *dev, char *buf, unsigned long count, int noblock)通过调用函数copy_to_user()将图像数据从内核态的帧缓冲区拷贝到用户态的数据缓冲区。

IO控制函数static int gfkd_ioctl(struct video_device *vdev, unsigned int cmd, void *arg)的功能是接收应用程序的各种命令，实现对摄像头的控制操作，如获得摄像头的参数、设置摄像头的分辨率、开始采集图图像和设置帧同步。

由于Linux中任何USB传输都是通过URB实现的，每次URB传输都包括URB的建立、发出、回收、数据整理等阶段不产生有效数据，因此在具体实现中采用等时传输方式，通过建立两个URB，使用双URB轮流通信的方法来提高图像的采集速度。

本驱动程序开发是基于ATMEL最新版Linux-2.4.27-vrs1-Atmel，在驱动程序开发完后需重新配置内核，让内核支持usb- ohci 和video for linux，再把驱动程序配置成module，然后重新编译内核生成.o文件。将编译好的驱动放入文件系统，建立设备文件，然后将文件系统烧入 flash，再连接USB摄像头（如内置中芯微Zc301P DSP），把模块加载进内核并注册就可以找到该摄像头并显示：

gfkd _core.c: USB gfkd camera found. Type Vimicro Zc301P 0x301b
gfkd _core.c: gfkd driver 00.57.06LE registered

(4) 图像采集的实现与性能分析

服务端应用程序的实现是基于C/S模式，使用了3个线程，其中一个主线程，一个图像采集线程负责从驱动程序获取图像，可根据变量grabMethod选择采用read方式或内存映射方式获取图像；另有