基于ARM的嵌入式USB图像采集与显示

　　（2）读设备信息。

　　int my_v4l_get_capability （my_v4l_struct*） 函数的功能是读取设备基本信息， 它利用ioctl（vd_fd，VIDIOCGCAP，（vd- >capability） 来读取有关摄像头的信息。该函数成功返回后将这些信息从内核空间拷贝到用户程序空间capability 各成员分量中，使用printf 函数就可得到各成员分量信息。具体如下：

　　int my_v4l_get_capability（my_v4l_struct*）{

　　if（ioctl（vd- >fd，VIDIOCGPICT，（vd- >capability））0）{

　　printf（“error:v4l_get_capabilityn”）；

　　exit（1）；}

　　return 0;}

　　（3）视频图像采集。

　　本文通过mmap 方式来采集视频图像信息。为了获得映射的帧缓冲信息，my_v4l_mmap_init（my_v4l_struct*）函数需先初始化缓冲区，并进行内存与缓冲区的绑定，其中函数mmap 用于将文件fd与video_mbuf 绑定实现映射，函数mmap（）返回值是系统实际分配的起始地址。函数my_v4l_mmap_init（）的部分代码实现如下：

　　void my_v4l_mmap_init（my_v4l_struct*vd）{

　　……

　　ioctl（vd- >fd，VIDIOCGMBUF，（vd- >mbuf））；// 初始化video_mbuf 以得到所映射的buffer的信息

　　vd- >pframebuffer= （unsigned char*）mmap （0，

　　vd- >videombuf.size，

　　PROT_READ|PROT_WRITE，MAP_SHARED，vd- >fd，0）；

　　/* 把文件fd 与video_mbuf 绑定，实现映射*/

　　vd- >mmapsize=vd- >videombuf.size;

　　vd- >vmmap.height=vd- >hdrheight;

　　vd- >vmmap.width=vd- >hdrwidth;

　　vd- >vmmap.format=vd- >formaTIn;

　　vd- >vmmap.frame=0;

　　……}

　　然后利用驱动程序的ioctl （） 函数的VIDIOCMCCAPTURE 和VIDIOCSYNC 命令来获取图像。其中ioctl （vd- >fd，VIDIOCMCAPTURE，（vd- >mmap）） 开始一帧图像的采集，是非阻塞的；ioctl（vd- >fd，VIDIOCSYNC，frame）用于判断一帧图像采集过程结束与否，frame 是当前采集的帧的序号。

　　采集工作结束后调用munmap 取消文件fd 与video_mbuf 的绑定。

　　munmap（vd- >map，vd- >mbuf.size）；

　　（4）关闭设备在视频采集完成后，必需关闭视频设备。

　　close（vd- >fd）；

　3基于Qt/Embedded 图像显示程序的编写

基于嵌入式Linux 常见的GUI 系统有MiniGUI、MicroWindows、OpenGUI和基于Framebuffer［5］的Qt/Embedded［4］.Qt 是诺基亚开发的一个跨平台的C++ 图形用户界面应用程序框架，它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的功能，并且是完全面向对象的，很容易扩展，允许真正的组件编程。正是基于以上优点，本文采用Qt/Embedded 开发平台，并将基于Qt 的图形界面Qtopia 移入我们的文件系统中。

　　为了避免由于图像数据量大而在目标板上显示闪烁的问题，本文采用双缓冲技术实现采集图像显示，采用的是QPixmap 对象。QPixmap 是Qt 为图像处理提供的类，主要用于图像的绘制。实现双缓冲时，先把要显示的内容绘制在这个QPixmap pixmap 对象上，然后再用一步操作把pixmap 绘制在屏幕上。基于Qt 图像显示及辅助框线绘制的部分代码段如下：

　　QPixmap pix （width （），height （））；// 定义一个QPixmap 用于在上面绘制图像及框线

　　QPainter p（pix）；// 定义绘制工具

　　QPainterQPen pen （yellow，3，DotLine）；// 定义一个画笔的属性，如颜色、粗细、线条样式

　　p.drawImage （0，0，img）；// 把摄像头采集到的图像绘制到QPixmap 上

　　p.setPen（pen）；// 设置画笔属性

　　p.moveTo（50，330）；// 设置画笔笔尖起始位置

　　p.lineTo（150，50）；// 开始绘制框线

　　p.lineTo（490，50）；

　　…略

　　p.end（）；// 在QPixmap 上的所有绘制任务结束

　　p.begin（this ）；// 准备把QPixmap 绘制到屏幕上

　　p.drawPixmap （0，0，pix）；// 绘制QPixmap 到屏幕操作，图像显示到LCD 上

　　图像数据的连续采集和显示是通过定时器实现的，QTimer 类提供了定时器信号和单触发定时器。设置定时启动触发周期，每当定时器时间到就触发一个定时器事件，在事件中调用VIDIOCMCAPTURE 函数完成对图像的采集，并通过QPixmap 类将图像显示到LCD上。至此就可以通过基于Qt 编写的图形界面程序，将USB摄像头采集的视频图像在LCD 上实时显示。

　　4 结论

　　本文基于ARM9 处理器和嵌入式Linux 操作系统，详细介绍了一种USB摄像头图像采集与显示的通用方法。Linux 代码完全开源，系统具有良好的移植性，可方便地进行各种扩展，采用Qt 进行人机界面的设计能够极大地节省开发成本和周期。本方案经推广可用于工业控制、智能交通、小区监控等领域。