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1、摘 要本课题分析了国内外嵌入式系统的发展现状，针对当前嵌入式的应用，介绍了一种基于ARM的嵌入式图像采集与传输方案。该方案借助WINCE的强大功能，具体积小，稳定性高和快速开发的优点。课题完成了基本的硬件设计和软件开发。硬件方面采用了USB摄像头与S3C2440处理器组成嵌入式图像采集装置，并通过以太网连接宿主机。软件方面分为系统软件的移植和应用软件开发方面。系统软件方面包含ARM平台的BOOTLOADER烧写和嵌入式WINCE系统定制和移植以及摄像球驱动的开发；应用软件方面包括图像采集模块的设计和TCP传输模块的设计两个部分。课题的最后对系统设计过程中遇到的问题进行了总结，并提出了改进方法。
2、关键词：嵌入式系统；ARM；图像采集；USB摄像头；WINCE；TCP；Image Capture and Transmission based on Embedded PlatformsLU Zhi-shengAbstractBy analyzing the situations of the Embedded Systems home and abroad, in view of the current embedded applications, introduced the ARM-based embedded image capture and transmission system
3、. By the power of WINCE, the program has specific plot of small, high stability and rapid development advantages. The design of hardware system and the development of software system are mainly discussed in this thesis.With regards to the hardware design，the embedded capture system is consist of USB
4、 camera and S3C2440 as its CPU, and as it connects to PC through Ethernet.As far as the software design, the system software and the internet application must be designed. First we must port the BootLoader and embedded WINCE kernel to target of ARM platform and drive the development of USB camera. T
5、hen, a module of picture capturing and a picture transmission based on TCP need to be designed to run on the platform of ARM.Finally, this topics summarized the problems of completed works, and the method of future improves has been given too.Key words: Embedded Systems; ARM; picture capturing; USB
6、Camera; WINCE; TCP;目 录1. 绪论11.1嵌入式软硬件的现状与发展11.2本课题研究的内容12.开发方法综述22.1需求分析22.2.1 摄像头的选择22.2.2 嵌入式处理器的选择32.2.3 嵌入式操作系统的选择32.2 开发环境及工具42.2.1 ARM9 S3C2440A开发板42.2.2 platform builder 5.0 + visual studio 200572.3 开发流程93.嵌入式图像采集与传输程序的设计103.1 关键技术103.1.1 bootloader103.1.2 eboot103.1.3 摄像头SDK接口函数103.1.4 MFC微软
7、基础类库133.1.5 TCP协议133.1.6 windows socket143.2 方案总体设计173.3 WINCE 驱动架构173.4图像采集模块设计193.4.1打开摄像头设备193.4.2始化摄像头设备193.4.3 初始化视频信息203.4.4 获取视频帧与JPEG图像213.4.5 关闭视频设备213.5 图像数据传输模块233.6 WINCE系统的定制254.系统的测试274.1 bootloader下载274.2 WINCE系统的烧写284.3 建立与PC操作系统与WINCE系统文件同步304.4 联机总体测试30结论与尚存在问题32参考文献35致谢3632基于嵌入式平台
8、的图像采集与传输姓名：陆志生 学号：2005394122 班级：网络工程0511. 绪论嵌入式系统把微处理器的系统电路与其专用的软件平台相结合,从而实现了系统操作的最高效率. 嵌入式系统早已融入了人们的日常生活,嵌入式系统的产品主要集中在信息家电、通信产品、工业控制器、掌上电脑领域. 家电、玩具、汽车、新一代手机、数码相机等设备也都采用了嵌入式系统的核心技术。 随着后PC 时代的到来,有理由相信嵌入式系统会呈现出蓬勃发展的趋势。日常生活中所见到的数码相机、可视电话、多媒体IP 电话和电话会议等产品,其中图像采集是最核心的技术。 图像采集的速度、质量直接影响到产品的整体效果。采用USB 接口的摄
9、像头在一定程度上突出了采样速率高、图像质量高、通用性好的特点。1.1嵌入式软硬件的现状与发展嵌入式系统分为嵌入式软件和硬件两大类。其中嵌入式硬件一般由嵌入式处理器及其外围设备组成，而嵌入式软件一般包括嵌入式操作系统、嵌入式支撑软件和应用软件三大类。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，它与通用处理器最大的区别便是其大多数工作是为特定的用户群，为特定的应用而专门定制。嵌入式处理器可以分为低端的微控制器(MCU)、中高端的嵌入式微处理器(EMPU)、通信领域的DSP处理器和高度集成的片商系统(SOC)。典型的嵌入式处理器有ARM、MlpS、powerpc等等。嵌入式外围设备一般是指一个嵌入式系统中除了处
10、理器外用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件，一般可以分为存储器(FLASH应用最为广泛)、接口(并口、RS一232串口、nC总线接口等等)和人机交互(LCD、键盘和触摸屏等)三大部分。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域，负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制，协调并发活动;它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。现在国际上有名的嵌入式操作系统有 WindowsCE、Linux、vxworks等，我国嵌入式操作系统的起步较晚，国内此类产品主要是基于自主版权的Linux操作系统，其中以中软Lin
11、ux、红旗Linux、东方Linux为代表。1.2本课题研究的内容本课题主要是利用ARM9 S3C2440A开发板以及一只中星微芯片zc030x系列的USB摄像头作为硬件环境，在开发板上烧写一个WINCE5.0的操作系统，并编写一个服务端程序。而这个服务端程序运行在WINCE5.0上，主要完成的功能是调用摄像头进行图像的采集，然后将采集到的图像数据通过以太网传送到PC机上。也就实现了一个基于嵌入式平台的图像采集与传输系统的简单架构。日后可根据实际的需要，在这个架构的基础上进行改进以及增加需要的功能。因此，本课题主要针对以下内容进行分析研究：1）ARM9 S3C2440A开发板的功能结构。2）W
12、INCE5.0操作系统的定制与烧写。3）如何识别以及调用中星微USB摄像头。4）图像采集与传输的服务端程序的设计。2.开发方法综述2.1需求分析本课题、。设计分为硬件和软件两大部分。硬件部分包括摄像头和开发平台的选择;软件部分包括系统级软件(BootLoader、操作系统和驱动程序)与用户级软件(服务端，客户端)。2.2.1 摄像头的选择摄像头是由Sensor(传感器)、DSP即 数字信号处理器、lens(镜头)、外壳模具、USB连线、电路板及阻容等周边器件构成，其最关键的是镜头，传感器和DSP。选择标准是以清晰度高，图像流畅的为好。镜头是对光线的最重要部位。一般按照材料分主要有3种，有玻璃镜
13、片、塑胶镜片和化合物的，这里最好的要算是玻璃的，其通光系数大，一般好的镜头的通光口径也会做的较大，在光线不是很好的时候也可以得到较好的效果，但是价格要高点。塑胶的通光要差点，但是价格便宜，就这点也得到了一些中低端用户的认可。化合物的比较少。本系统中选用的摄像头镜头便是塑胶镜片的。传感器是将光信号转换成电信号的器件，目前市场见到的主要有两种:一种是CCD，一种是CMOS。而两者的主要区别在于：CCD成像像素高，清晰度高，但价格昂贵。主要应用于高端的数码相机市场。而CMOS在成像方面稍微差一些，特别光线差时，速度较慢，但是其价格低廉，适合中低端市场。综合考虑，本系统中使用的传感器是CMOS。目前用
14、于摄像头的DSP主要有中国中星微公司的DSP芯片(ZC030X)和美国OV公司的0V511+芯片。在国内市场上的USB摄像头基本上采用的是中星微公司的DSP芯片，而 OVS11+的芯片的摄像头则比较难找到。考虑到中星微的市场普及率，本系统中采用了ZC030x的DSP芯片。2.2.2 嵌入式处理器的选择嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，所以选择一款合适的嵌入式处理器则是非常重要的。嵌入式处理器的选择应该从应用工程背景，处理器性能，处理器功耗，开发成本，开发难易程度等方面综合考虑。目前，市面上的嵌入式处理器种类十分多，据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量己经超过一千多种，典型的嵌入式处理器有A
15、RM、MIPS、PowerPC等等。ARM公司是全球领先的 16/32位RISC微处理器产权设计供应商，在移动通信、手持设备领域上占主导地位;MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次的嵌入式32/64位处理器厂商。PowerPC以其可伸缩性好和方便灵活的特点也成为应用十分广泛的嵌入式处理器，从高端的工作站、服务器到台式计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备，无所不包。根据本系统的需求分析，需要对视频数据进行采集和传输，对处理器的性能有一定要求。由于ARM价格低廉，功耗低，处理能力较强，所以决定选用ARM作为本系统的核心处理器。本系统硬件平台是基于ARM9的S3C2440A开发板，这款开发板是三星公司主要为高性价比，低功耗的应用场合而设计，其资源丰富，十分适合本系统开发。2.2.3 嵌入式操作系统的选择嵌入式操作系统与嵌入式系统密不可分，是嵌入式系统的一个十分重要的组成部分，一个嵌入式系统如果没有嵌入式操作系统的支持，其实现的应用将变得十分有限，嵌入式系统的优势也将不能发挥出来。嵌入式操作系统能
