基于DSP的嵌入式视频监测

　　系统的软件部分包括三部分，嵌入式uClinux(操作系统，图像传感器0V7660和网络控制器CS8911A的驱动程序，系统的应用程序。

　　2.1 嵌入式uClinux操作系统

　　本系统采用开源、可剪裁、安全性和实时性好的嵌入式uClinux操作系统作为软件开发平台，保证了系统的稳定性和数据的快速准确传输，并提供了完善的网络支持。uClinux并为应用程序的设计提供了众多API接口函数，方便了编程实现过程。

　　嵌入式uClinux系统是由Boot Loader引导程序、系统内核、根文件系统组成。软件交叉编译环境为Windows系统下的coLinux，该操作环境具有模拟uClinux操作系统的功能，在拥有colinux环境的基础上，选择合适的开发工具可以加快开发速度，节省开发成本。软件编程语言为标准C语言，具有良好的可移植性。

　　2.2 OV7660和CS8911A驱动程序

　　Blackfin533 uClinux kernel中带有一些硬件驱动模块，缩短了开发周期。系统上电后，将自动检测视频设备OV7660，视频设备被检测到后，将自动调用在配置内核时已经加载到uClinux中的OV7660的驱动程序模块PPI_ov7660。

　　图像数据的网络传输在Linux的平台上采用服务器/客户端模型，网络控制器CS8911A的驱动程序因为已经很成熟了并且对外公开，直接采用了开发好并已经移植到uClinux内核中的设备驱动程序。

　　2.3 系统应用软件设计

　　本系统的应用软件设计分为图像采集设备初始化、数据格式转化和图像的捕捉三部分。视频图像采集的程序流程图如图3。

　　2.3.1 图像采集设备初始化

　　对于uClinux操作系统，它将设备看作文件，因此，想对设备进行读写等操作，应首先打开设备，完成操作后再关闭设备。设备文件的初始化主要针对PPI的/dev/ppifcd设备。本系统可以从4个步骤进行。

　　(1)打开视频设备 利用open()函数实现打开PPI视频设备。

　　fd_ppi=open(“/dev/ppifcd”，O_RDWR)

　　fd_ppi为设备文件描述符。

　　(2)获取设备信息 利用相应的ioctl()函数取得设备文件的相关信息，包含设备的基本信息参数(设备名称、支持的最大最小分辨率、信号源信息等);

　　ioctl(fd_ppi，CMD_PPI_GET_VIDEOIN，&video_in)

　　(3)获取影像信息 利用相应的ioctl()函数取得影像支持信息，包含设备采集图像的各种属性参数(色调、亮度、饱和度、对比度、色相等);

　　ioctl(fd_ppi，CMD_PPI_SET_0V7660，&pictures)

　　(4)关闭视频设备利用close()函数关闭PPI视频设备。

　　if(fd_ppi)close(fd_ppi);

2.3.2 数据格式的转化

　　本系统开始采集摄像头数据，将数据转化为YUV420格式，在PC上显示的时候采用的是RGB565格式，因此在采集完毕之后必须进行图像数据的格式转换。

　　RGB与YUV之间可以相互转化，对应关系如下：

　　其反变化公式如下

　　根据上述关系可以通过编程实现数据格式的转化。

　　2.3.3 图像的捕捉

　　在PPI_ov7660中采用直接读取的方法，直接读取方法比较简单，通过调用read()函数，将输入的图像数据复制到内核缓冲区中，就可以实现对每帧图像的读取。过程如下：

　　(1)通过调用函数malloc()为采集的图像数据分配内存;

　　in_buff=(unsigned char*)malloc(IMG_SIZE)

　　(2)通过调用read()函数将前端采集的图像数据读到in_buf中;

　　Fd=read(fd_ppi，in_buff，IMG_SIZE)

　　(3)通过调用write()函数将内存中的图像数据写到创建的一个file里。

　　fd=fopen(“pic”，“wb”)fwrite(in_buff，l，nOutputBytes，fd)

　　3 图像的网络传输与显示

　　在uClinux平台上采用服务器/客户端模型通过建立TCP套接字来实现网络的连接，本系统通过基于TCP协议的socket编程，完成了图像数据的发送和客户端的接收程序。流程图如图4所示。

　　以网络上PC机为客户端，用VC编写图像显示界面。把服务端采集的图像传送至接收端，如图5所示。实验表明，系统每秒采集15帧图像，没有停顿感，满足实时性要求。

　　本系统以B1ackfin533为数据处理核心，依托数字图像处理技术和DMA技术，并通过以太网与上位机通信进行数据传输，完成了一个完整的视频监测系统。其设计特点为结构简单、体积小、功耗低、图像分辨率高、成本低廉、结合网络布线。本系统满足实时行要求，具有很大的应用前景。