基于S3C2440处理器的嵌入式视频采集系统

 

　　随着通信网络技术的迅速发展，基于网络的高质量视频传输已逐步取代传统的文字语音交互模式，成为当今数字通信的主要研究领域之一。而随着嵌入式操作系统和集成电路设计水平的不断提高，嵌入式技术与通信网络以及多媒体技术的融合将成为未来数字视频通信领域的主流发展趋势。

　　一直以来，针对网络传输实时视频对嵌入式软硬件都有较高要求。本文利用基于ARM920T内核的S3C2440嵌入式微处理器，采用压缩比更高的H.264视频压缩标准和开源嵌入式Linux系统，设计了一款基于嵌入式视频服务器的远程实时视频采集系统。

　　1 采集系统平台搭建

　　1.1 系统硬件平台

　　该采集系统以PC作为客户端，以广东友善之臂计算机科技有限公司研发的ARM9开发板Mini2440作为视频服务器，采用SamsungS3C2440为微处理器，用专业稳定的CPU内核电源芯片和复位芯片保证系统运行时的稳定性。三星公司推出的这款16/32位RISC微处理器S3C2440，采用ARM920T的内核，典型主频400 MHz，最高可达533 MHz，使用5级流水线技术，并采用丰富的控制模块为各种应用提供扩展。该采集系统的结构如图1所示。

　　

 

　　1.2 系统软件平台搭建

　　PC机端使用内核版本为2.6.18的Linux 5红帽子企业版，由于后续需要在Windows平台进行FTP资料传输等工作，所以采取了虚拟机安装Linux的方式，这样方便Linux和Windows的数据网络交互。虚拟机软件版本为Vmware 6.5.1，采用的传输软件为基于SFTP协议的Flash Fxp。而交叉编译工具主要为Binutils、Gcc和Glibc。

　　一个嵌入式系统软件角度主要分为引导加载程序、Linux内核和文件系统3个层次，其中引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段程序。在负责引导用的Hash存储器中，通常会按照图2的顺序分布。

　　

 

　　因为后期进行摄像头驱动编写移植过程需要大量的调试，基于网络的NFS根文件系统就比较合适。基于这种考虑，选择了网络功能强大的U-boot作为BootLoader。移植U-boot主要做了以下工作：(1)修改编译条件，添加寄存器定义，修改时钟。(2)修改中断禁止部分，添加S3C24 40的中断禁止代码。(3)在board目录创建新开发板目录。(4)以smdk2410.c为模板修改PLL以及UPLL的设置。(5)修改Makefile相应配置行以支持该开发板。

　　修改完毕后进入工作目录进行板级配置，通过交叉编译工具链对改后代码进行编译。利用H-JTAG软件进行烧写，如图3所示为烧写成功并通过超级终端引导完成。

　　

 

　　根文件系统挂载方式主要有ramdisk，NFS和initramfs这3种。制作自启动的嵌入式设备需要用initramfs作为根文件系统的内核进行烧写。先0地址处存放的是U-boot，约为100 kB;然后在0x0000～0x40000存放了约64 kB的环境变量。这两项均固定，所以uImage的大小必须控制在1.75 MB以下，并从0x40000开始存放。uImage包括内核和根文件系统两部分，需要针对其进行裁减，以符合项目要求。

　　在嵌入式系统中，BusyBox是构造文件系统常用的一个软件工具包。本文采用它来构建根文件系统。本项目使用的目标板内核为Linux 2.6.29，但根据项目自启动需要进行相应裁剪，根据最小系统标准进行裁减，串口、网口、根文件系统可用，并保留本文所要求的摄像头驱动，裁剪后的内核大小为1.3 MB，满足系统需要，如图4所示。