資料介紹
隨著我國科技進步和社會的發展,數字視頻圖像的采集、存儲、處理及傳輸技術在最近幾年得到了廣泛的應用和發展,各類圖像采集及處理系統已經逐漸深入到人們生活的各個方面。與視頻采集卡等傳統圖像采集系統相比,嵌入式圖像采集系統具有體積小、成本低、可靠性高等優點,在智能交通、遠距離監控、計算機視覺等領域應用廣泛。本文介紹了一種應用ARM微處理芯片和WinCE操作系統的圖像采集解決方案。
1 系統總體設計
該設計主要由3大部分組成,USB攝像頭通過USB接口與AMR開發板(下位機)相連,PC機(上位機)通過網絡接口(網卡)和以太網線與ARM開發板相連。攝像頭負責對圖像數據的采集,然后將數據傳送到運行在WinCE上的服務端程序,服務端程序負責將采集到的圖像數據進行處理,然后再將其傳送到運行在PC機上客戶端程序并顯示出來。系統總體框圖如圖1所示。
![應用ARM微處理芯片和WinCE操作系統的圖像采集解決方案](/uploads/allimg/171030/2362486-1G030101609247.png)
2 系統硬件組成
利用ARM9S3C2440A開發板以及一只中星微芯片ZC030x系列的USB攝像頭作為硬件環境,在開發板上燒寫一個WinCE 5.0的操作系統,并編寫一個服務端程序。這個服務端程序運行在WinCE 5.0上,主要完成調用攝像頭進行圖像采集功能,然后將采集到的圖像數據通過以太網傳送到PC機上。這就實現了一個基于嵌入式平臺的圖像采集與傳輸系統的簡單架構。日后可根據實際需要,在這個架構的基礎上進行改進以及增加需要的功能。
目前用于攝像頭的DSP主要有中國中星微公司的DSP芯片(ZC030X)和美國OV公司的OV511+芯片。在國內市場上,USB攝像頭基本上采用中星微公司的DSP芯片,而OVS11+芯片的攝像頭則比較難找到。考慮到中星微的市場普及率,本系統采用了ZC030x的DSP芯片。
3 系統軟件的開發
3.1 WinCE驅動架構
在WinCE下的驅動開發,需要面向上下2個界面,即:WinCE的驅動結構和具體硬件的Datasheet,所以必須首先深入了解一下WinCE整個系統驅動架構。在WinCE下驅動模型分為本機驅動模型和流接口驅動模型。本機驅動程序用于低級、內置設備,提供一組微軟定制的接口,可以通過移植和定制微軟提供的驅動樣例來實現。
3.2 圖像采集模塊
圖像數據是通過攝像頭來采集的,服務端如何調用攝像頭已成為問題的關鍵。硬件與軟件之間的聯系,必須通過驅動程序來實現。攝像頭的驅動已經封裝成動態鏈接庫DLL文件了,而且還提供了所有的功能接口函數。因此,只要直接調用其接口函數就能夠實現相應的功能。具體的步驟是打開攝像頭設備,初始化攝像頭設備,初始化視頻信息,獲取視頻幀與JPEG圖像,關閉視頻設備。其中,獲取視頻幀與JPEG圖像最關鍵,獲取視頻幀與JPEG圖像的主要代碼如下:
![應用ARM微處理芯片和WinCE操作系統的圖像采集解決方案](/uploads/allimg/171030/2362486-1G03010161M07.png)
1 系統總體設計
該設計主要由3大部分組成,USB攝像頭通過USB接口與AMR開發板(下位機)相連,PC機(上位機)通過網絡接口(網卡)和以太網線與ARM開發板相連。攝像頭負責對圖像數據的采集,然后將數據傳送到運行在WinCE上的服務端程序,服務端程序負責將采集到的圖像數據進行處理,然后再將其傳送到運行在PC機上客戶端程序并顯示出來。系統總體框圖如圖1所示。
![應用ARM微處理芯片和WinCE操作系統的圖像采集解決方案](/uploads/allimg/171030/2362486-1G030101609247.png)
2 系統硬件組成
利用ARM9S3C2440A開發板以及一只中星微芯片ZC030x系列的USB攝像頭作為硬件環境,在開發板上燒寫一個WinCE 5.0的操作系統,并編寫一個服務端程序。這個服務端程序運行在WinCE 5.0上,主要完成調用攝像頭進行圖像采集功能,然后將采集到的圖像數據通過以太網傳送到PC機上。這就實現了一個基于嵌入式平臺的圖像采集與傳輸系統的簡單架構。日后可根據實際需要,在這個架構的基礎上進行改進以及增加需要的功能。
目前用于攝像頭的DSP主要有中國中星微公司的DSP芯片(ZC030X)和美國OV公司的OV511+芯片。在國內市場上,USB攝像頭基本上采用中星微公司的DSP芯片,而OVS11+芯片的攝像頭則比較難找到。考慮到中星微的市場普及率,本系統采用了ZC030x的DSP芯片。
3 系統軟件的開發
3.1 WinCE驅動架構
在WinCE下的驅動開發,需要面向上下2個界面,即:WinCE的驅動結構和具體硬件的Datasheet,所以必須首先深入了解一下WinCE整個系統驅動架構。在WinCE下驅動模型分為本機驅動模型和流接口驅動模型。本機驅動程序用于低級、內置設備,提供一組微軟定制的接口,可以通過移植和定制微軟提供的驅動樣例來實現。
3.2 圖像采集模塊
圖像數據是通過攝像頭來采集的,服務端如何調用攝像頭已成為問題的關鍵。硬件與軟件之間的聯系,必須通過驅動程序來實現。攝像頭的驅動已經封裝成動態鏈接庫DLL文件了,而且還提供了所有的功能接口函數。因此,只要直接調用其接口函數就能夠實現相應的功能。具體的步驟是打開攝像頭設備,初始化攝像頭設備,初始化視頻信息,獲取視頻幀與JPEG圖像,關閉視頻設備。其中,獲取視頻幀與JPEG圖像最關鍵,獲取視頻幀與JPEG圖像的主要代碼如下:
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