系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本文選取ICETEK-OMAP3530-Mini開發(fā)板為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該開發(fā)板是由北京瑞泰創(chuàng)新科技有限責(zé)任公司與美國德州儀器公司合作推出，是一個(gè)開放的OMAP3530的硬件平臺(tái)，它是以TI最新的、高性能的ARM CortexA8處理器OMAP3530為核心，以DSP64x+內(nèi)核作為強(qiáng)勁的輔助圖像處理，優(yōu)化硬件2D/3D加速器，形成一個(gè)精簡完備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　選用CMOS攝像頭OV7670.OV7670是Omnivision公司生產(chǎn)的一款30萬像素的彩色圖像傳感器芯片，體積小、工作電壓低，提供單片VGA攝像頭和影像處理器的所有功能。其特點(diǎn)有：靈敏度高，適合低亮度下使用;標(biāo)準(zhǔn)串行攝像頭控制總線(SCCB)，兼容IIC接口;自動(dòng)曝光控制;自動(dòng)增益控制;自動(dòng)白平衡;自動(dòng)消除燈光條紋;自動(dòng)黑電平校準(zhǔn);圖像格式可以是原始RGB、RGB(4：2：2)、RGB565/555/444、YUV(4：2：2)、YCbCr(4：2：2)。OV7670與ICETEK-OMAP3530-Mini板通過USB接口連接在一起。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　OMAP3530是一款雙核微處理器，由ARM核和DSP核兩部分組成，二者之間軟件的編程和運(yùn)行都是相互獨(dú)立的，通過DSP/BIOS Link完成雙核之間的通信。ARM端采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、控制和刪除DSP節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸。DSP端采用DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，支持eXPressDSP實(shí)時(shí)軟件技術(shù)，由DSP/BIOS實(shí)時(shí)內(nèi)核、可重構(gòu)的DSP算法和第三方軟件模塊組成。

　　由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可見，軟件設(shè)計(jì)主要包括：ARM端引導(dǎo)程序和Linux系統(tǒng)的移植;捕獲道路圖像程序。

　　ARM端引導(dǎo)程序和Linux系統(tǒng)的移植

　　為便于項(xiàng)目的開發(fā)和調(diào)試，ICETEK-OMAP3530-Mini板采用SD卡啟動(dòng)，本系統(tǒng)中使用的X-Loader的版本是x-loader1.4.2，U-boot的版本是Uboot-2009.01，Linux內(nèi)核的版本是Linux-2.6.28，Busybox的版本是busybox-1.12.2，該過程的主要步驟如下：

　　(1)在開發(fā)主機(jī)Linux PC里安裝交叉編譯工具;

　　(2)交叉編譯X-Loader，生成鏡像文件x-load.bin.ift，然后轉(zhuǎn)化為SD卡啟動(dòng)用程序MLO;

　　(3)交叉編譯U-boot，生成u-boot.bin和mkimage工具;

　　(4)驅(qū)動(dòng)配置并交叉編譯內(nèi)核，生成內(nèi)核鏡像文件uImage;

　　(5)利用Busybox制作文件系統(tǒng);

　　(6)將上述生成的二進(jìn)制文件復(fù)制到SD.

　　捕獲道路圖像

　　Linux系統(tǒng)對視頻設(shè)備的操作提供了兩套API，分別是Video 4 Linux(簡稱V4L)和Video 4 Linux 2(簡稱V4L2)。早期開發(fā)的V4L存在很多缺陷，Bill Dirks等人對其進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，更名為V4L2，相比于V4L有很好的擴(kuò)展性和靈活性，并且支持更多的硬件設(shè)備。這兩套API不兼容，本文采用V4L2進(jìn)行USB攝像頭視頻編程。

　　利用V4L2提供的接口，我們可以編寫出具有視頻采集功能的測試代碼。下面就主要的環(huán)節(jié)做一些說明。

　　(1)打開視頻設(shè)備

　　cameraFd=open(“/dev/video0”， O_RDWR， O);

　　(2)查詢設(shè)備屬性

　　通過調(diào)用ioctl函數(shù)和接口命令VIDIOC_QUERYCAP，查詢攝像頭的信息，見程序段1.

　　———————————————————————

　　if (ioctl(fd， VIDIOC_QUERYCAP， == -1) {

　　…

　　} else {…

　　if ((cap.capabilities V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == V4L2_CAP_VIDEO_ CAPTURE) {

　　…}

　　if ((cap.capabilities V4L2_CAP_STREAMING) == V4L2_CAP_STREAMING) {

　　…} }

　　while(ioctl(fd，VIDIOC_ENUM_FMT， {…}

　　———————————————————————

　　程序段1查詢攝像頭屬性

　　(3)設(shè)置像素格式

　　一般的USB攝像頭都會(huì)支持YUV，可能還會(huì)支持其他更多的格式。通過上一步對攝像頭所支持像素格式的查詢，下面利用ioctl函數(shù)對格式進(jìn)行設(shè)置，見程序段2.———————————————————————

　　fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

　　fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

　　fmt.fmt.pix.height = IMAGEHEIGHT;

　　fmt.fmt.pix.width = IMAGEWIDTH;

　　fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

　　ioctl(fd， VIDIOC_S_FMT，

　　———————————————————————