摘要：介紹了一種基于嵌入式圖像采集與傳輸?shù)姆桨福瓿闪嘶镜挠布O計和軟件開發(fā)。硬件方面采用了USB攝像頭與S3C2440處理器組成嵌入式圖像采集裝置，并通過以太網(wǎng)連接宿主機；軟件方面分為系統(tǒng)軟件的移植和應用軟件的開發(fā)。系統(tǒng)軟件包含ARM平臺的BOOTLOADER和嵌入式WinCE系統(tǒng)的定制和移植，以及攝像球驅動的開發(fā)；應用軟件包括圖像采集模塊設計和圖像傳輸模塊設計。經(jīng)測試，該系統(tǒng)具有體積小，穩(wěn)定性高和快速開發(fā)的優(yōu)點。
關鍵詞：圖像采集；嵌入式系統(tǒng)；圖像傳輸；WinCE
隨著我國科技進步和社會的發(fā)展，數(shù)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(fā)展，各類圖像采集及處理系統(tǒng)已經(jīng)逐漸深入到人們生活的各個方面。與視頻采集卡等傳統(tǒng)圖像采集系統(tǒng)相比，嵌入式圖像采集系統(tǒng)具有體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點，在智能交通、遠距離監(jiān)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(tǒng)的圖像采集解決方案。
1 系統(tǒng)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(fā)板(下位機)相連，PC機(上位機)通過網(wǎng)絡接口(網(wǎng)卡)和以太網(wǎng)線與ARM開發(fā)板相連。攝像頭負責對圖像數(shù)據(jù)的采集，然后將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)總體框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件組成
利用ARM9S3C2440A開發(fā)板以及一只中星微芯片ZC030x系列的USB攝像頭作為硬件環(huán)境，在開發(fā)板上燒寫一個WinCE 5．0的操作系統(tǒng)，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(diào)用攝像頭進行圖像采集功能，然后將采集到的圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到PC機上。這就實現(xiàn)了一個基于嵌入式平臺的圖像采集與傳輸系統(tǒng)的簡單架構。日后可根據(jù)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(nèi)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(tǒng)采用了ZC030x的DSP芯片。
3 系統(tǒng)軟件的開發(fā)
3．1 WinCE驅動架構
在WinCE下的驅動開發(fā)，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(tǒng)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(nèi)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(xiàn)。
3．2 圖像采集模塊
圖像數(shù)據(jù)是通過攝像頭來采集的，服務端如何調(diào)用攝像頭已成為問題的關鍵。硬件與軟件之間的聯(lián)系，必須通過驅動程序來實現(xiàn)。攝像頭的驅動已經(jīng)封裝成動態(tài)鏈接庫DLL文件了，而且還提供了所有的功能接口函數(shù)。因此，只要直接調(diào)用其接口函數(shù)就能夠實現(xiàn)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：
3．3 建立與PC操作系統(tǒng)與WinCE系統(tǒng)文件同步
要建立ARM板上的WinCE與PC機上的操作系統(tǒng)同步，必須安裝微軟提供的同步軟件ActiveSync。安裝該軟件的主要作用是通過USB接口把PC機上編譯的應用程序或者驅動文件下載到WinCE上，其界面如圖2所示。
4 系統(tǒng)測試
聯(lián)機總體調(diào)試，也就是將應用程序下載到實際ARM開發(fā)板中進行測試。通過上文所述步驟，基本上已將測試環(huán)境部署好了，接下來還有一些部署工作需要完成。具體步驟如下：
(1)用交叉網(wǎng)線將ARM板的網(wǎng)絡接口與PC機的網(wǎng)絡接口連接起來。
(2)利用同步軟件ActiveSync將驅動文件ZC030x．dll和應用服務端程序下載到WinCE系統(tǒng)。將ZC030x．dll放到Windows文件夾下。
(3)插入USB攝像頭，此時操作系統(tǒng)會提示輸入檢測到的設備驅動名稱，然后輸入“ZC030x”。
(4)在WinCE上運行服務端程序，運行界面如圖3所示。
(5)在PC機上運行客戶端程序，成功接收到JPEG圖像，運行界面如圖4所示。
5 結語
設計了采用USB攝像頭與S3C2440處理器組成的嵌入式圖像采集系統(tǒng)，經(jīng)在PC機上運行客戶端程序，成功地接收到了JPEG圖像。試驗表明，該系統(tǒng)具有體積小，穩(wěn)定性高和快速開發(fā)的優(yōu)點。