基于嵌入式Linux与S3C2440双USB接口的视频存储设计

　　2．1 USB硬件连接及Linux内核配置修改

　　2．1．1 USB硬件连接

　　三星公司S3C2440芯片共有2路HOST USB：DP[1：0]及DN[1：0]口，一路DIVICE PDN0，PDP0 口，其中DP1，DN1分别与PDP0，PDN0接口复用，根据相关寄存器配置不同而具有不同功能。本课题中，将其配置为2路HOST使用，一路连接USB摄像头，另一路连接USB接口的存储设备(可以是优盘或者USB移动硬盘)。本文没有用到芯片自带的SD卡接口进行存储主要出于以下考虑：

　　a)速度：普通SD卡的数据传输速度约2 MB／s；高速SD卡数据传输速度约10 MB／s；极速SD数据传输速度约20 MB／s。而现在通用的USB2．0的全速传输速率是480 Mbps(60 MB／s)，为普通SD卡传输速度的30倍。再者，USB3.0标准也已推出，速度可达5 Gbps，并向下兼容。USB已经成了高速、方便的代名词，本文选用USB也正出于其通用性和方便升级性考虑。

　　b)容量瓶颈：现有发行的嵌入式Linux2．4．X内核对SD卡标准模式容量的支持绝大数为2 G以下(不包含2 G)，要支持到更大容量需要对SD卡驱动程序进行大量修改，并且协议标准推出相对较晚，较新的嵌入式Linux 2．6．24内核通过笔者实际验证可以支持到2 G容量，但要对驱动进行多处修改，后续升级复杂，稳定性也需要进一步验证。

　　鉴于以上两点，采用USB接口进行视频数据的采集和存储，两路USB接口部分硬件连接如图3所示。

　　2．1．2 Linux内核配置修改

　　在Linux下，所有外设都被看成是一种特殊的文件，称为设备文件。设备驱动程序为内核和外设之间提供接口函数，完成设备的初始化与释放、对设备文件的各种操作及中断处理等。这些接口函数为应用程序屏蔽了外设硬件的细节，使程序可以像普通文件一样对外设进行操作。Linux系统中子模块Video4Linux向虚拟文件系统注册视频设备文件，为视频应用程序提供了一套统一的API，视频应用程序通过标准的系统调用即可操纵各种不同的视频捕获设备。

　　考虑到更好的推广性，采用市面上常见的中星微301系列zc0301pl芯片摄像头，此摄像头支持JPEG格式的图像采集。模块中分别对USB OV511 Camera support，Device Drivers等菜单选项进行适当配置。除此之外，还需对USB的配置文件进行修改，本文选用Linux 2．6．24内核，主要修改的文件如下：

　　linux ／driVers／usb／host／Kconfig，linux-2．6．24／drivers／usb／host／ohci-s3c2440 c和linux-2．6．24／drivers／usb／core／hub.c．其中主要涉及对MISCCR寄存器进行正确设置。以修改ohci-s3c2440．c文件为例，部分需添加代码：

　　2．2 视频采集存储程序设计

　　Vide04Linux设备驱动程序只提供了在系统层面上访问硬件设备的一系列读、写等函数的接口，要实现存储，还需再编写一个对视频流采集的应用程序，总体上创建两个进程：进程一实时扫描串口接收到的信息，通过读取命名管道内容将编码信息发送给进程二；进程二根据接收到的编码做出判断，区别各种不规范驾驶行为，设定定时器不同时长以控制存储时间，并将视频分类存储到不同目录中。

　　Video4Linux设备驱动程序支持两种捕获图像的方式：内存影射mmap方式和直接读取read方式。mmap方式采用共享内存方式，数据采集速度快，但这种采集方式需摄像头硬件支持。结合本文中使用的摄像头，在图像采集过程中，采用read方式直接读取设备文件，将获得的一帧数据保存到缓冲区中，通过convertframe()函数将pFramebuffer中的数据转换成完整的JPEG格式的数据存储到ptframe中，然后调用fWrite()函数将缓冲区中的JPEG格式的数据写到指定文件中，从而得到一副JPEG格式原始数据块。部分程序如下：

　　对于存储的控制，本文采用“命名管道”方式，这是一种简单的进程间通信机制，在同一计算机的不同进程之间，支持可靠的，单向或双向的数据通信。

　　命名管道由视频存储进程利用函数int mkfifo(constchar*pathname，mode_t mode)创建，负责读取由串口扫描接收进程接收到的控制信息。部分程序如下：

　　程序总体流程图如图4所示。

　　3 试验结果