毕业论文——基于ARM的USB摄像头图像采集、传输和显示.wps

1、I四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示基于ARM的USB摄像头图像采集、传输和显示专业：电子信息工程摘要: 图像的采集和显示一般是通过PC控制。但是，随着嵌入式设备和图像处理技术的发展以及开源系统Linux移植到嵌入式设备，PC的优势已经不再那么突出，很多工作嵌入式设备都能替代PC完成。嵌入式设备除了能够实现多媒体信息处理如压缩、传输、存储和播放等基本功能之外，还能够实现自动报警、智能存储、图像处理和图像识别等高级功能。嵌入式图像采集处理与传输系统具有体积小、稳定性高等优点，在智能交通、电力、通讯、计算机视觉等领域应用广泛。本课 是基 ARM的USB 像 图像

2、采集，传输和显示的设计，以Linux 作系统的 用 基 ，ARM开发 和PC 体， 图像采集在Linux 作系统 的实现 了 。本课 的 设计 成：ARM开发 的 设计和PC的 设计。ARM开发 的 设计 ：图 采集 ，图 式 ，图 的发 。PC 的 设计 ：图 的 ，图 显示设计。 采用设计currency1，“程设计 子程和 fi ，实现了嵌入式fl 图像采集的。关键词：嵌入式; 图像采集; Linux; Qt、II四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示USB camera image acquisition, transmission and displa

3、y based on ARMMajor: Electronics and Information engineeringAbstract: Image acquisition and display is generally controled by PC.But,with the developmentof embedded devices and image processing technology, and the open source system Linuxtransplanted to the embedded equipment, PC no longer has the o

4、utstanding advantages and theembedded equipment can replace PC to accomplish a lot work. The embedded equipment can notonly implement a multimedia information processing such as compression, transmission, storageand playback and other basic functions, but also realize the function of automatic alarm

5、, advancedintelligent storage, image processing and image recognition etc.Embedded image acquisition andtransmission system has the advantages of small size, high stability, wide applications in the fieldof intelligent transportation, electric power, communication, computer vision, etc.This topic is

6、 thedesign of USB camera image acquisition, transmission and display based on ARM. Using theLinux operating system as the basis, ARM development board and PC as the carrier, theimplementation of image acquisition in Linux operating system were investigated. The softwaredesign of this subject is main

7、ly composed of two parts: software design development board ARMand software design on PC. The software design on ARM development board is divided into threeparts: image acquisition section, image format conversion section, sending a picture filesection.The software design on PC is divided into two p

8、arts: the receiving part of the picture filesection, image design section. The design uses the modular design method, the whole program isdivided into five subprograms and three test parts, realizing the target of image acquisition onembedded platform .Key words:embedded; image acquisition; Linux; Q

9、tIII四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示目 录第一章 绪论.11.1 选题的背景和意义.11.2 国内外研究概况.11.3 本文的内容安排.2第二章 基础平台简介.32.1ARM开发板简介.32.2Linux操作系统.5第三章 软件设计.73.1软件模块设计.73.2 V4L2编程接口与图像采集模块.93.3 libjpeg库与图像格式转换模块.153.4 Socket套接字API与文件传输模块.173.5界面设计与图片显示.27第四章 编译与调试.29结束语.31致谢.32参考文献：.33附录1：程序源码.34附录2：外文译文.471四川大学毕业论文 基

10、于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示第1章 绪 论本章主要介绍课题的目的与意义、嵌入式系统在图像技术方面的应用背景以及国内外的研究状况，最后还介绍了课题的主要工作以及内容安排。1.1选题的背景和意义：随着图像采集技术和嵌入式设备的迅猛发展，嵌入式产品已经被广泛地应用于各行各业。在图像采集方面，人们在图像的质量、传输的效果、设备的体积、功耗以及 本 方面 了 的要 1。 ，在 的 传输的嵌入式设备 的研究和开发 的应用 1。目 ， PC的 以及接口的 义 ， 在PC行图像的采集和。currency1，PC在 “况fifl行图像采集， 的 本 ，体积 大 。 嵌入式的以及”的， 嵌入

11、式设备的Linux操作系统 ” 、 文件系统和 应用广泛 ，图像的采集以及地以 PC 嵌入式设备 2。嵌入式图像采集系统广泛应用于 系统， 系统的发展最大字和 。21 ，字以 技术 主题的技术发展的，字 的 ， 的发展2。 意 着 系统 的集 的方式 的方式发展，以 程 嵌入式设备， 2。1.2国内外研究概况：目 ，在Linux操作系统 的USB摄像头的 程还，摄像头程 的在windows 的应用， 嵌入式设备大采用Linux操作系统。V4L Video for Linux ， 广泛应用于 采集，Linux操作系统 采集的 用接口。V4L Linux操作系统 的 采集 了统的接口 ， 的 设备

12、以 的程行 ， Linux操作系统 的 采集程 方 和 于 1。currency1， 于V4L开发，在 题，业程开发人 了V4L， 新的程接口称 V4L2。V4L2广泛应用于嵌入式 系统，国外技术比 熟，已经 各“嵌入式 摄像机，例如日本的索尼和松，韩国的三星 。国外产品行 目 的检测，目 析、识别、跟踪以及联报警 功”大采用硬件压缩和基于MPEG或者小波压缩方法的软件压缩 场2。比用与军事和金融 对图像”力要 的 业领域。虽 图像技术和软件功”强大，”优越currency1 格普遍偏 ，属于 端产品，用户大难以接受。国内在嵌入式 系统方面则 晚，currency1发展的 ，随着2四川大学毕业

13、论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示芯片生产的国际以及 本的逐渐降低， 了大量的 比 的微器1。针对国内用户的需 ，企业行了fifl国人市场的嵌入式 产品的开发。1.3 本文的内容安排本论文主要以Linux操作系统 ， 的基本操作和程设计方法。 对图像的采集、传输和显示软件的设计，学习V4L2编程接口 图片的采集以及 编程的基本方法，以 锻炼编程”力， 析题的基本方法和系统设计的”力。论文各章节按照程设计的 骤展开， 五部介绍：主程设计、图片采集程设计、图片格式转换程设计、图片文件的传输程设计和图片显示程设计。论文的内容按如结构安排：1 基础 简介 第二章 2 软件设计

14、第三章 3 编译与调试 第四章 4 结束语 第五章 第二章基础 简介 对ARM开发板的基本概况和Linux操作系统的 用做了简要介绍，后面各章开展软件设计的基础部。第三章开始介绍软件的设计流程，首先对课题行析和总体设计， 整个软件 各个部别设计，后面再对各个模块行设计析，别 各个模块的功”。第四章 整个程功”的具体 ，本章 第三章各个模块组fl 行整体调试。第五章总结了整个课题的 况以及自己的所。第2章 基础平台简介2.1ARM开发板简介2.1.1开发 的基本 验室已经 了ARM开发板，所以我采用已 的硬件搭建整个软件设计环境。Mini6410款ARM11开发板。 面 丰富的接口以 整个 的搭

15、建， 也 了Linux操作系统，以方 地 软件的设计。3四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示2.1.2开发 的硬件资源：DDR RAM内- 256M DDR RAM- 32bit据总线LCD显示- 电阻式触摸屏，以连接触摸屏接口资源：- 100M以太RJ45接口- DB9式RS232五线串口- 1路TV-OUT输 接口- 1路USB Host 1.1接口- 1个 SD卡座- 1路 外接 头- 5V 流电压输入在板 用资源：- 4个用户LED( )- 1个PWM 器- 板 备 电 外 接口资源：- JTAG接口2.0mm 10pin- 显示屏接口- CMOS摄像

16、头接口 2.0mm 20pin - GPIO接口 2.0mm 30pin- 系统总线接口 2.0mm 40pin操作系统：- QtE-4.7.0+Qtopia-2.2.0+Linux2.6.38- Android 2.3- Ubuntu-0910 2.2.3Linux系统源性内 本- Linux 2.6.38程(BootLoader)- u-boot-1.6.1- Superboot: 在SD卡 用， 源程- 4串口 - DM9000 程- (WM9714)- RTC ( 电 )- 4个用户LED - USB Host - LCD ( 3.5”, 4.3”, 5”，7”，8”,10.4”，LC

17、D2VGA1024x768, 4四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示EZVGA800x600, LCD2VGA640x480,LCD2VGA800x600 显示 )- 四线触摸屏 - USB摄像头 - USB键 和 、优 、 硬 - I2C-EEPROM- ADC - LCD背 - - 体 ( TVSCALER，TVENC，Jpeg，MFC，fimc，, 2D/3D ， )- CMOS Camera - 线 触摸，fifl于4.3”-21” 各“大触摸屏- 127调的背 调节，- Spi 基本应用及测试程- boa(web server)- 基于 的mp3器m

18、adplay- 基于 的currency1图软件napshot用的Qtopia程,用于测试开发板各个硬件模块 - ADC转换测试- LED - Buttons按键测试- I2C-EEPROM“测试- LCD测试- Ping测试 - 录 机- Web器- 测试- 设fi( fl)- 背 - 语 设fi：设fi 文- Qt4换器编译器- arm-none-linux-4.3.1-v62.2Linux操作系统2.2.1Linux 作系统的”Linux“ Unix发展 的 Unix操作系统，像windows， 套以 用的。 “线程、用户、和CPU 的操作系统。 32”，也64”。Linux” 的操作系

19、统， 的内容，广泛应用在器的搭建3。Linux操作系统在1991 的10 5 日应 生。Linux 发行的 本，currency1 们的内 的3。Linux以安在PC ，还以安在各“嵌入式设备 ，如：机， 板，路 器 。5四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示3.2.2Shell的概况及用Shell:Linux操作系统Shell和windows输入CMD入的DOS环境 。用户输入，操作系统 行应的程。Shell在用户与操作系统 了 的接口。 shell整个计 机软件结构最外，所以地 Shell。Shell” 用户和操作系统的 工作：用户输入 要行的操作，操作系统

20、则 输入的行 ，调用应的应用程。Shell际 个 的字 口软件3。shell的 在UNIX 主要 大 shellBourne shell sh,ksh,and bash)Bourne shell ( sh)Korn shell ( ksh)Bourne Again shell ( bash)POSIX shell ( sh)C shell csh and tcsh)C shell ( csh)TENEX/TOPS C shell ( tcsh)Shell用简介:cat 文件 文件内容输 Shell 口cb 格式源chmod /change mode， 文件的 cp copydate 显示 和日

21、 echo $abc 在 量 面个$ 用.lint 语法检 程ls dirman helpmore typedu 状况ps 程状况who 的用户 和 端 义 量 name=abc? (bash/pdksh) | set name = abc (tcsh)mkdir 建目录rmdir 目录cd 入目录rm 文件more 显示文件echo 显示 文本mv 文件 第3章软件设计6四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示3.1软件模块设计硬件模块采用已 的ARM开发板及自 的各个接口，软件模块按功”三大部：ARM开发板行图像采集，采集图片传输 PC显示 。1.ARM开发板

22、 摄像头采集图片Linux以 ARM开发板 ，Linux 的V4L2编程接口 用的 采集接口，采用V4L2编程接口行图像采集。2图片格式 YUYV格式转换 JPEG图片格式的转换基于libjpeg库, 用于jpeg图片格式 压和压缩的库。用的USB摄像头采集 的图片YUYV格式，需要 用libjpeg库 YUYV JPEG的格式转换。3ARM和PC 文件的传输文件的传输方 串口 和 ， 于我对 的 ，所以采用线连接ARM和PC，以 。4.PC图片的显示Linux操作系统 开发的软件大 图界面的，currency1在环境也以开发和windows 的图界面。随着Linux的发展，目 已经 了 以在

23、Linux开发图界面程的软件， 最用的要Qt和GTK+。Qt个 ”在windows 用还以在Linux环境 用的图用户界面开发库。对于windows的MFC，Qt的 做 ，Qt 开发人 了 丰富的接口。Qt开发 的应用程具 的 9。整体软件的总体流程 ：格式转换采集图片图片显示文件传输7四川大学毕业论文 基于 ARM 的 USB 摄像头图像采集、传输和显示图3.1 软件总体流程如图3.1所示，程首先 摄像头行图片采集， 后 采集的图片行格式转换，后 图片文件传输 PC，PC再采集的图片显示 。ARM开发板 的程结构：图3.2 开发板程结构如图3.2所示，开发板 的程 三个模块：图片采集、图片格

24、式转换和图片文件的发 模块。PC 的程结构：图3.3 PC程结构如图3.3所示，PC 的程 个模块：图片接 和图片显示模块。3.2V4L2编程接口与图像采集模块3.2.1V4L2程V4L2Linux操作系统 的内 ， 用的 采集编程接口。Linux操作系统 设备也做 文件 行的，所以 设备和普 文件的，摄像头文件在/dev/video0”路。 ，操作系统与设备文件行 ioctl 行的，ioctl 第个fl 文件 ，第二个fl fl，第三个fl 略fl，和fl的质 关。V4L2的fl ：VIDIOC_QUERYCAP /* 获 设备的操作 */ VIDIOC_G_FMT /* 获 设fi的 格式 */ VIDIOC_S_FMT /* 设fi捕获 的格式 */ VIDIOC_REQBUFS /* 申请内的请 */ VIDIOC_QUERYBUF /* 询申请 的内 */ VIDIOC_QBUF /* 闲的内入捕获 的队列 */ VIDIOC_DQBUF /* 已经捕获 的内拉 已捕获 的队列 */ VIDIOC_STREAMON /* 打开 流 */ VIDIOC_STREAMOFF /* 关闭 流 */ VIDIOC_QUERYCTRL /* 询 */ 主程图片采集 格式转换 图片发 主程图片接 图片显示