分析以嵌入式Linux与S3C2410平台为基础的视频采集

在我们的生活当中经常会遇到这样一些问题：比如如何对机房的温湿度进行远程监控；如何一手掌握家里的安全状况，这都需要应用一种耗电量小、24小时不间断工作，体积小的远程视频监控系统。针对数字网络视频监控系统的需求，设计一种基于MPEG-4网络视频服务器。使用基于MPG440的MPEG-4实时视频压缩卡压缩采集到的音视频数据，利用循环队列实现音视频数据的压缩，同时运用多线程技术以及传输机制解决网络数据的传输，从而有效克制了画面不清晰、音视频不同步、马赛克等现象，保证客户监看时音视频实时性和同步性。经过实验证明，该方案经济高效，可应用在多种需要音视频监控的场合。

1 系统总体设计

系统总体设计包括硬件设计和软件设计2部分。硬件设计模块主要包括微控制器模块、压缩编码模块、网络接口模块3部分。微控制器模块主要由主控芯片、 DATAFLASH和SDRAM组成。当系统启动时，微控制器将Linux内核调入SDRAM 中，系统从SDRAM中启动。系统启动后，微控制器控制MPEG-4编码模块进行工作。

软件设计部分主要包括嵌入式Linux移植、视频采集以及MPEG-4压缩编码模块、JRTPLIB网络传输模块和MPEG-4解码程序4部分。嵌入式 Lin-ux系统存放到由S3C2410控制的DATAFLASH中，它负责整个系统软件的调度工作。JRTPLIB网络传输模块主要负责MPEG-4视频流传输与控制的相关设置。MPEG-4解码程序主要负责对通过网络得到的 MPEG-4数据流进行解码工作。

2 硬件系统设计

系统的硬件平台采用Samsung公司的处理器S3C2410。该处理器内部集成了ARM公司ARM920T处理器核的32位微控制器，资源丰富：带独立的16 kB指令Cache和16 kB数据Cache，还有LCD控制器、RAM控制器、4路带PWM的Timer、并行I／O口、8路 10位ADC、TouchScreen接口、I2C接口、I2S接口、2路SPI，主频最高可达203 MHz。通过以太网控制器芯片DM9000扩展了一个网口，另外引出了一个HOST、USB接口，通过在USB接口上外接一个带USB 接口的摄像头。

3 软件系统设计

Linux具有内核小，效率高，源代码开放，内核直接提供网络支持等优点。嵌入式Linux系统主要由4个部分组成：引导内核启动的文件（bootloader）、Linux内核文件（kernel）、虚拟磁盘文件（ramdisk）、用户空间文件（user）。它们分别被放在 DATAFLASH内的4个分区模块中。宿主机通常为Intel处理器，而目标板为S3C2410，因此程序需要使用针对处理器特点的编译器才能生成在相应平台上可运行的代码。对于嵌入式Linux，宿主机PC上应安装Linux系统，之后在宿主机上建立交叉编译调试的开发环境。

3.1 USB摄像头驱动

在Linux下，设备驱动程序可以看成是Linux内核与外部设备之间的接口。设备驱动程序向应用程序屏蔽了硬件实现的细节，使得应用程序可以像操作普通文件一样来操作外部设备，可以使用并操作文件中相同的、标准的系统调用接口函数来完成对硬件设备的打开、关闭、读／写和I／O控制操作，而驱动程序的主要任务也就是要实现这些系统的调用函数。

video4Linux（V4L）是Linux中关于视频设备的内核驱动，是针对视频设备应用程序编程提供的一系列接口函数。对于USB口摄像头，其驱动程序中需要提供基本的I／O操作接口函数open，read，write，close来实现。当应用程序对设备文件进行系统调用操作时，Linux内核将通过file-operatiONs结构访问驱动程序提供的函数，在系统平台上对USB口数码摄像头进行驱动，首先把USB控制器驱动模块静态编译进内核，使平台中支持USB接口，再在需要使用摄像头采集时，使用insmode动态加载其驱动模块，这样摄像头就可正常工作。

3.2 基于V4L设计的视频采集模块

在Linux下，所有外设都被看成是一种特殊的文件，称为设备文件。系统调用的是内核与应用程序之间的接口，而设备驱动程序则是内核与外设之间的接口。他完成设备的初始化和释放，对设备文件的各种操作和中断处理等功能，为应用程序屏蔽了外设硬件的细节，使应用程序可以像普通文件一样对外设进行操作。

Linux系统中的视频子系统Video4Linux为视频应用程序提供了一套统一的API，视频应用程序通过标准的系统调用即可操作各种不同的视频捕获设备。Video4Linux向虚拟文件系统注册视频设备文件，应用程序通过操作视频设备文件实现对视频设备的访问。

在此主要针对设备文件／dev／video进行视频捕捉方面的程序设计。

其中用到的主要函数有：

Camera_open（）：用来开启视频设备文件，使用前需要首先声明一个video_device类型的设备文件。

Camera_get_capability（）：通过调用ioctl（）函数取得设备文件的相关信息，并存