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基于ARM的USB视频采集系统研究

作　者: 李涛
导　师: 常丹华
学　校: 燕山大学
专　业: 电路与系统
关键词: 视频采集系统嵌入式系统 OMAP3530-Mini USB摄像头驱动 V4L2 Qt
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 325次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

视频技术在医疗卫生、公共安全、视频通信等领域的应用越来越广泛,而视频图像需要由一套高效的视频采集系统来捕获,同时,视频采集也是进行视频处理、视频压缩和视频传输的基础。目前以PC机为采集终端的视频采集系统存在体积大、功耗高、可扩展性差等问题,但飞速发展的嵌入式系统可以很好地解决这些问题。因此,对嵌入式视频采集系统的研究具有重要的现实意义和很高的应用价值。首先,本文介绍了视频采集技术的发展现状和USB传输的优势,并在此基础上给出了一种基于ARM处理器的USB视频采集系统的总体设计方案。系统选用了北京瑞泰公司的双核心嵌入式开发板OMAP3530-Mini作为硬件平台,并选用了免费开源的嵌入式Linux作为操作系统,应用软件要在此基础上完成USB视频图像的实时采集和显示功能。其次,本文为OMAP3530-Mini开发板搭建了嵌入式Linux软件开发平台,包括交叉编译环境的建立、引导程序BootLoader的移植和编译、Linux 2.6.22内核的配置和移植以及JFFS2根文件系统的构建和移植。再次,在嵌入式Linux操作系统下为USB摄像头设计了驱动程序,从USB接口层驱动和设备驱动两个层次对USB摄像头驱动程序进行了详细的分析,并在V4L2框架要求下完成了摄像头驱动的编写。最后,本文对系统应用程序的开发进行了深入的研究,应用程序包括视频采集程序、视频显示程序和Qt图形界面程序三部分。视频采集程序利用V4L2接口从USB摄像头捕获视频数据,视频显示程序对视频数据进行显示,利用Qt程序提供用户界面并利用其线程机制将视频采集和显示程序整合为一体,以达到从USB摄像头采集视频并将其显示出来的预期目标。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 视频采集技术的现状和发展趋势  10-12
    1.2.1 视频采集技术的发展现状  10-11
    1.2.2 视频采集系统传输接口的选择  11-12
    1.2.3 视频采集系统的发展趋势  12
  1.3 论文主要工作  12-13
  1.4 论文结构安排  13-15
第2章视频采集系统总体方案设计  15-25
  2.1 视频采集系统总体设计  15-16
  2.2 视频采集系统的硬件方案设计  16-20
    2.2.1 硬件平台的选择  16-18
    2.2.2 外围设备的选择  18-20
  2.3 视频采集系统的软件设计  20-24
    2.3.1 嵌入式操作系统的选择  20-22
    2.3.2 应用软件的设计  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章嵌入式Linux 软件平台的搭建  25-37
  3.1 交叉编译环境的搭建  25-26
  3.2 引导加载程序的移植  26-28
    3.2.1 Bootloader 简介  26-27
    3.2.2 u-boot 的移植  27-28
    3.2.3 u-boot 参数设置  28
  3.3 嵌入式Linux 内核的剪裁和移植  28-34
    3.3.1 Linux 内核的获取及修改  29-30
    3.3.2 Linux 内核的配置  30-33
    3.3.3 Linux 内核的编译  33-34
  3.4 根文件系统的制作  34-36
    3.4.1 文件系统简介  34
    3.4.2 文件系统框架的搭建  34-35
    3.4.3 工具集BusyBox 的移植  35-36
    3.4.4 文件系统的生成  36
  3.5 本章小结  36-37
第4章视频采集系统的驱动设计  37-47
  4.1 设备驱动程序简介  37-40
    4.1.1 Linux 系统设备的分类  37-38
    4.1.2 Linux 内核与设备驱动  38-39
    4.1.3 Linux 设备驱动结构  39-40
  4.2 USB 摄像头驱动程序的分析  40-43
    4.2.1 Linux 系统USB 的工作原理  41-42
    4.2.2 USB 驱动和V4L2 关键数据结构  42-43
  4.3 USB 摄像头驱动程序的设计  43-45
    4.3.1 USB 接口驱动的设计  43-44
    4.3.2 视频设备驱动的设计  44-45
  4.4 本章小结  45-47
第5章系统应用软件的设计和GUI 移植  47-65
  5.1 视频采集模块的设计  47-55
    5.1.1 V4L 与V4L2 介绍  47-48
    5.1.2 视频采集程序的设计  48-55
  5.2 视频显示模块的设计  55-59
    5.2.1 Framebuffer 简介  55-56
    5.2.2 视频显示程序的设计  56-59
  5.3 图形用户界面的设计  59-64
    5.3.1 Qt/E 与Qtopia 介绍  59-60
    5.3.2 Qt/E 的编程的关键技术  60-61
    5.3.3 图形界面的设计  61-63
    5.3.4 图形界面的移植  63-64
  5.4 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
作者简介  72

基于ARM的USB视频采集系统研究

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