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1、摘 要分布式系统的应用极其广泛，特别是应用在大型工业现场设备的管理，以及各种各样的监控场所。在分布式系统中，设备硬件的设计和研发，以及设备之间的通信和数据传输，关系到整个系统功能和性能。将嵌入式技术应用到分布式系统的设计当中，利用嵌入式设备体积小、成本和功耗低、性能好等优点，来实现分布式系统的功能和提高其性能，具有很好的市场应用前景。数字图像处理作为一门崭新的学科，发展十分迅速，并且已经在科学研究、工农业生产、军事技术、医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用。因此，本文在分布式系统的基础上利用嵌入式技术构建了一套基于嵌入式的分布式图像处理系统。本文主要工作是完成了整个硬件平台的设计和软件的初步设
2、计。在硬件方面，区别于传统的在 Windows 系统下采用数据采集卡进行数据采集的方式，使用USB摄像头和基于ARM9核的S3C2410A处理器组成图像采集装置，并设计了网卡电路模块，用于将图像数据通过以太网传输到宿主机。在软件方面，实现了Bootloader、嵌入式Linux内核和根文件系统的移植，实现了USB主机控制器驱动和USB设备类驱动在目标板上的移植，并设计了基于图像数据的采集、网络传输和显示的应用软件。最后，本文对整个系统的调试进行了总结，并记录了相关实验结果。结果表明本系统运行稳定，其硬件平台可以作为基础平台研究数字图像处理等领域的应用，也可适用于更为广泛的分布式系统其它应用方面
3、的研究。关键词： ARM；Linux；嵌入式系统；TCP；图像处理Research and Development of Distributed ImageProcessing System Based on ARM9AbstractThe application of distributed systems is extremely broad, especially used for devices management in large-scale industrial field, as well as a variety of monitoring sites. In distrib
4、uted systems, design and development of hardware as well as communications and data transmission on devices have an impact on the functions and performance of the entire system. Embedded technology will be applied to the design of distributed systems, and due to advantages of small size, low cost an
5、d power consumption, high performance and so on which embedded devices have, we can realize the functions of distributed systems and improve their performance with good market prospect. Digital image processing as a new subject are developing rapidly and playing an increasingly important role in sci
6、entific research, industrial and agricultural production, military technology, health and other fields. Therefore, this paper sets up an embedded distributed image processing system based on distributed system by using of embedded technology. The major work is to complete the design of the entire ha
7、rdware platform and preliminary design of the software.In terms of hardware, different from the way using data acquisition card in Windows system conventionally, we use USB camera and S3C2410A processor based on ARM9 core which comprise of acquisition devices, and design a module of ethernet circuit
8、 which will be used to transfer image data to host computer via ethernet.In terms of software, we successfully realize the process of porting bootloader, embedded linux kernel, root file system, USB host controller driver and USB device class driver in the target-board. We also design a suit of appl
9、ication software base on the acquisition of image data, transferring via net and display.Finally, the debugging of the entire system is summarized, and some of relative experimental results are recorded. The results show that the system can operate stably, and the hardware platform can be used as a
10、basic platform for researching the applications in areas such as digital image processing, and it can be also applied to a wider range of distributed systems in other applied research.Key Words： ARM; Linux; Embedded System; TCP; Image Processing-1-目 录摘 要1Abstract2第一章 绪论11.1 引言11.2 嵌入式系统的特点及现状21.3 本论
11、文的主要工作及研究意义3第二章 系统总体方案设计52.1 基于嵌入式的分布式图像处理系统的组成52.1.1 硬件层52.1.2 嵌入式操作系统62.1.3 应用程序82.2 嵌入式开发平台的设计方案82.2.1 嵌入式微处理器的选择82.2.2 嵌入式操作系统的选择82.3 嵌入式系统的开发流程112.4 本章小结12第三章 硬件设计133.1 S3C2410A微处理器133.2 存储器163.3 以太网控制器AX88796L173.4 UART接口电路183.5 USB接口电路193.6电源模块电路203.7 JTAG接口电路213.8 本章小结22第四章 嵌入式Linux的移植234.1
12、交叉编译环境的搭建234.2 Bootloader的移植244.3 Linux 内核的移植254.3.1 Linux 内核结构264.3.2 Linux 内核移植过程274.4 Linux 根文件系统的制作和移植304.4.1 嵌入式文件系统304.4.2 根文件系统的制作和移植过程314.5 本章小结33第五章 软件设计345.1 USB驱动设计与移植345.1.1 USB 发展概况345.1.2 USB 拓扑结构345.1.3 USB 系统相关概念355.1.4 USB 主机驱动结构365.1.5 USB 主机控制器驱动的移植和摄像头驱动的移植395.2 图像数据的采集、传输及显示模块设计
13、415.2.1 图像数据的采集415.2.2 图像数据的网络传输425.2.3 图像数据的显示465.3 本章小结47第六章 系统调试486.1 嵌入式软件的烧写486.1.1 vivi 的烧写496.1.2 内核的烧写516.1.3 根文件系统的烧写526.1.4 应用程序的烧写536.2 嵌入式软硬件的调试536.3 本章小结56第七章 总结和展望577.1 总结577.2 展望57参 考 文 献58插图清单61发表论文和科研情况说明63致谢64第一章 绪论1.1 引言 随着计算机技术的飞速发展，计算机体系结构从早期的大型机时代发展到二十世纪八十年代的个人电脑时代，进而又进入局域网时代。而
14、集中式计算模式也随着个人电脑与局域网的结合，发展到了分布式计算的新模式，即客户/服务器模式（C/S 模式）。分布式系统是计算机网络发展的高级阶段，它是现代计算机系统研究的重要方向。概括地说，分布式系统是由多个相互连接的处理资源组成的计算系统，它们在整个系统的控制下可合作执行一个共同任务，最少依赖于集中的程序、数据或硬件资源。这些资源可以是物理上相邻的，也可以是地理上分散的1。分布式系统相对集中式系统具有以下优点：增强性能；可扩充性好；可靠性高；资源共享2。处理上的分散和管理上的统一是分布式处理系统的两个最基本的特征，分布式系统就是处理上的分散和管理上统一的有机结合3。处理上分散是系统并行处理的
15、必然要求，也是分布式系统在数据处理速度上占有优势的原因所在。对测控设备来说，其带来的好处就体现在系统的实时处理能力有很大的提高，并使得系统具有良好的可扩展性和灵活性。计算机图像处理技术亦称数字图像处理，它将图像信号转换成数字格式，并利用计算机对其进行处理。数字图像处理技术作为一门崭新的学科，日益为人们所重视，并且已经在科学研究、工农业生产、军事技术、医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用。近些年来，数字图像处理技术发展十分迅速，这一方面是由于受到航天技术发展的刺激，另一方面，也是由于作为图像处理重要工具数字计算机和各种不同类型的数字化仪器和显示器有了日新月异的发展，并且价格越来越便宜4。传统上图像处理系统的设计是采用数据采集卡，并通过 PC 机上的软件来实现，当前图像处理系统研发的主流方向则是利用嵌入式处理器来进行设计。目前，分布式系统的应用极其广泛，特别是应用在大型工业现场设备的管理，以及各种各样的监控场所。在分布式系统中，设备硬件的设计和研发，以及设备之间的通信和数据传输，关系到整个系统功能和性能。传统方式是在 windows 系统下采用数据采集卡来通过电缆对工业现场的设备进行管理，由于工业现场环境的复杂，以及需要铺设
