基於嵌入式linux和s32410平台的視頻採集續

在USB網路攝影機被驅動後，只需要再編寫一個對視頻流採集的應用程式就可以了。根據嵌入式系統開發特徵，先在宿主機上編寫應用程式，再使用交叉編譯器進行編譯連結，產生在目標平台的可執行檔。宿主機與目標板通訊採用列印終端的方式進行交叉調試，成功後移植到目標平台。本文編寫採集程式是在安裝
Linux作業系統的宿主機PC機上進行的，下面是具體論述。
　　（1）程式中定義的資料結構
　　struct voide_capability grab_cap;
　　struct voide_picture grab_pic;
　　struct voide_mmap grab_buf;
　　struct voide_mbuf grab_vm；
　　這些資料結構都是由Video4Linux支援的，它們的用途如下：
　　*video_capability包含網路攝影機的基本資料，例如裝置名稱、支援的最大最小解析度、訊號源資訊等，分別對應著結構體中成員變數
name[32]、maxwidth、maxheight、minwidth、minheight、channels(訊號源個數)、type等；
　　*voide_picture包含裝置採集映像的各種屬性，如brightness(亮度)、hue(色調)、contrast(對比)、whiteness(色度)、depth(深度)等；
　　*video_mmap用於記憶體映射；
　　*voido_mbuf利用mmap進行映射的幀資訊，實際上是輸入到網路攝影機儲存空間緩衝　中的幀資訊，包括size（幀的大小）、frames（最多支援的幀數）、offsets（每幀相對基址的位移）。
　　程式中用到的主要系統調用函數有：open("/dev/voideo0",int
flags)、close(fd)、mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int
fd,off_t offset)、munmap(void *start,size_tlength)和ioctl(int fd,int
cmd,…)。
　　前面提到Linux系統中把裝置看成裝置檔案，在使用者空間可以通過標準的I/O系統調用函數操作裝置檔案，從而達到與裝置通訊互動的目的。當然，在裝置驅動中要提供對這些函數的相應支援。這裡說明一下ioctl(int
fd,int
cmd,…)函數，它在使用者程式中用來控制I/O通道，其中，fd代表裝置檔案描述符，cmd代表使用者程式對裝置的控制命令，省略符號一般是一個表示類型長度的參數，也可沒有。
　　（2）採集程式實現過程
　　首先開啟視頻裝置，網路攝影機在系統中對應的裝置檔案為/dev/video0，採用系統調用函數grab_fd=open
("/dev/video0",O_RDWR),grab_fd是裝置開啟後返回的檔案描述符（開啟錯誤返回-1），以後的系統調用函數就可使用它來對裝置檔案進行操作了。接著，利用ioct1（grab_fd,VIDIOCGCAP,&grab_cap）函數讀取struct
video_capability中有關網路攝影機的資訊。該函數成功返回後，這些資訊從核心空間拷貝到使用者程式空間grab_cap各成員分量中，使用
printf函數就可得到各成員分量資訊，例如printf("maxheight=%d",grab_fd.maxheight)獲得最大垂直解析度的大小。不規則用ioct1(grab_fd,VIDIOCGPICT,&grab_pic)函數讀取網路攝影機緩衝中voideo_picture資訊。在使用者空間程式中可以改變這些資訊，具體方法為先給分量賦新值，再調用VIDIOCSPICT
ioct1函數，例如：
　　grab_fd.depth=3;
　　if(ioct1(grab_fd,VIDIOCSPICT,&grab_pic)<0)
　　{perror("VIDIOCSPICT");return -1;};
　　完成以上初始化裝置工作後，就可以對視頻映像截取了，有兩種方法：一種　　是read()直接讀取；另外一種mmap()記憶體映射。Read
()通過核心緩衝區來讀取資料；而mmap()通過把裝置檔案對應到記憶體中，繞過了核心緩衝區，最快的磁碟訪問往往還是慢於最慢的記憶體訪問，所以mmap
()方式加速了I/O訪問。另外，mmap()系統調用使得進程之間通過映射同一檔案實現共用記憶體，各進程可以像訪問普通記憶體一樣對檔案進行訪問，訪問時只需要使用指標而不用調用檔案操作函數。因為mmap()的以上優點，所以在程式實現中採用了記憶體映射方式，即mmap()方式。
　　利用mmap()方式視頻裁取具體進行操作如下。
　　①先使用ioct1(grab_fd,VIDIOCGMBUF,&grab_vm)函數獲得網路攝影機儲存緩衝區的幀資訊，之後修改voideo_mmap中的設定，例如重新設定映像幀的垂直及水平解析度、彩色顯示格式。可利用如下語句
　　grab_buf.height=240;
　　grab_buf.width=320;
　　grab_buf.format=VIDEO_PALETTE_RGB24;　
　　②接著把網路攝影機對應的裝置檔案對應到記憶體區，具體使用grab_data=(unsigned
char*)mmap(0,grab_vm.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,grad_fd,0)操作。這樣裝置檔案的內容就映射到記憶體區，該映射內容區可讀可寫並且不同進程間可共用。該函數成功時返回映像記憶體區的指標，挫敗時傳回值為-1。
　　下面對單幀採集和連續幀採集進行說明：
　　*單幀採集。在上面擷取的網路攝影機儲存緩衝區幀資訊中，最多可支援的幀數（frames的值）一般為兩幀。對於單幀採集只需設定
grab_buf.frame=0，即採集其中的第一幀，使用ioctl(grab_fd,VIDIOCMCAPTURE,&grab_buf)
函數，若調用成功，則啟用裝置真正開始一幀映像的截取，是非阻塞的。接著使用ioct1(grab_fd,VIDIOCSYNC,&frame)
函數判斷該幀映像是否截取完畢，成功返回表示截取完畢，之後就可把映像資料儲存成檔案的形式。
　　*連續幀採集。在單幀的基礎上，利用grab_fd.frames值確定採集完畢網路攝影機框架緩衝區幀資料進行迴圈的次數。在迴圈語句中，也是使用
VIDIOCMCCAPTURE ioct1和VIDIOCSYNC
ioctl函數完成每幀截取，但要給採集到的每幀映像賦地址，利用語句buf=grab_data+grab_vm.offsets[frame],然後儲存檔案的形式。若要繼續採集可再加一個外迴圈，在外迴圈語句只要給原來的內迴圈再賦frame=0即可。
　　4 小結
　　筆者最後在宿主機PC上使用交叉編譯器編譯連結連續幀採集程式（以雙幀採集為例並儲存成bmp檔案檔案形式）使之產生可執行代碼，並完成了向目標平台的移植。為了進一步觀察採集的映像效果，筆者在目標平台帶網路支援的基礎上，編寫了一個簡單的網路通訊程式，把採集到並儲存為bmp的影像檔通過網路傳輸到PC機上進行顯示，把採集到並儲存為bmp的影像檔通過網路傳輸到PC機上進行顯示，通過對效果的分析，再回到採集程式中重新設定
video_picture中的資訊，如亮度、對比等和voide_mmap中的解析度，重新移植以達到最好效果為準。
　　嵌入式系統平台上，應用本文所述方法完成視頻採集工作，再加上相關的視頻處理並接入網路，就構成了一個智能終端裝置，可用於工廠、銀行及小區等場合全天候的智能監控，具有廣闊的市場和應用前景.