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基于嵌入式ARM-Linux的图像采集与传输系统的研究

作　者: 张中华
导　师: 王泽勇
学　校: 西南交通大学
专　业: 光学工程
关键词: 嵌入式系统 CMOS图像传感器图像采集嵌入式Linux ARM
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

图像采集技术应用范围十分广泛,如在工业检测,交通道路,医学,军事以及科研等领域中。传统的图像采集系统大多是由相机、图像采集卡和PC构成,通过组建专用网络来进行图像的采集和传输。基于PC的远程图像采集系统结构复杂等缺点,某些领域中已经不能满足应用需求。随着嵌入式系统技术和图像采集技术的迅速发展,特别是ARM处理器和Linux在嵌入式系统中的广泛应用,使图像采集系统的体积小、低功耗、低成本、具有数据预处理功能、将图像采集、处理、I/O控制及通信集于一体等成为可能。基于这种背景,本文提出一种基于ARM-Linux的图像采集与传输系统的设计方案。本文首先对图像采集系统的现状做个简单分析,并说明了嵌入式图像采集系统具有传统采集系统无法比拟的优势。然后基于嵌入式处理器、CMOS数字图像传感器和以太网网络,提出本系统的总体设计方案。围绕系统方案详细介绍了具体实现方法。第一阶段：系统硬件设计。主要包括SDRAM、NORFlash、NANDFlash、OV9560图像传感器、SD卡、DM900网卡等接口电路设计以及制作电路板。第二阶段：构建嵌入式软件平台。包括系统引导程序vivi、Linux内核和yaffs2文件系统的移植及根文件系统制件。第三阶段：设计了图像传感器驱动和外部触发驱动程序,并编写相应的应用程序进行测试；设计生成BMP图像的程序用于把采集到的数据生成图像。第四阶段：移植嵌入式WEB服务器,设计网页模板,设计用户验证、参数设置和图像采集与显示等CGI程序。最后给出了系统测试的结果。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-14
  1.1 课题研究的目的及意义  11
  1.2 国内外研究的现状  11-13
    1.2.1 图像采集的动态及趋势  11-12
    1.2.2 嵌入式技术现状及趋势  12-13
  1.3 课题的研究内容及完成的研究工作  13-14
第2章系统方案设计  14-19
  2.1 图像传感器  14-16
    2.1.1 OV9650概述  14-15
    2.1.2 OV9650原理  15-16
  2.2 网络传输系统  16-17
  2.3 嵌入式系统平台  17-18
  2.4 系统硬件设计方案  18-19
第3章系统硬件电路设计  19-26
  3.1 S3C2440A最小系统电路  19-21
    3.1.1 Flash存储系统  20
    3.1.2 SDRAM存储系统  20-21
  3.2 图像传感器接口电路设计  21
  3.3 DM9000以太网电路设计  21-22
  3.4 RS232接口电路设计  22
  3.5 JTAG调试接口设计  22-23
  3.6 LCD接口电路设计  23-24
  3.7 USB接口设计  24
  3.8 SD卡电路设计  24-26
第4章系统的软件平台构建  26-38
  4.1 嵌入式软件平台  27-28
  4.2 交叉编译工具链的构建  28-29
    4.2.1 交叉编译开发概述  28
    4.2.2 构建ARM Linux交叉编译工具链  28-29
  4.3 Bootloader的编译移植  29-32
    4.3.1 Bootloader的作用  29
    4.3.2 Bootloader的启动流程  29-30
    4.3.3 vivi的编译移植  30-32
  4.4 Linux内核的裁剪和移植  32-34
    4.4.1 移植内核的准备  32
    4.4.2 关键文件的修改  32-33
    4.4.3 内核的配置与裁剪  33-34
    4.4.4 内核的编译  34
    4.4.5 内核的下载  34
  4.5 构建文件系统  34-38
    4.5.1 yaffs2文件系统  34-35
    4.5.2 BusyBox编译  35
    4.5.3 制件根文件系统  35-38
第5章图像采集的软件设计  38-55
  5.1 嵌入式Linux的设备驱动开发介绍  38-40
    5.1.1 驱动程序概述  38
    5.1.2 Linux设备驱动的分类  38-39
    5.1.3 字符设备驱动程序的组成  39
    5.1.4 驱动的加载方式  39-40
  5.2 图像传感器驱动工作原理  40-42
    5.2.1 中断与中断处理  41-42
    5.2.2 图像传感器驱动中接口函数的功能  42
  5.3 图像传感器设备驱动程序设计  42-50
    5.3.1 图像传感器驱动流程及接口函数实现  42-45
    5.3.2 图像传感器芯片设置函数的实现  45-48
    5.3.3 调试结果  48-50
  5.4 外部触发驱动程序设计  50
  5.5 图像采集应用程序的实现  50-53
    5.5.1 BMP图像数据格式及编程实现  50-52
    5.5.2 图像采集的流程与实现  52-53
  5.6 测试结果  53-55
第6章网络传输系统的软件设计  55-66
  6.1 嵌入式web服务的编译移植  55-58
    6.1.2 常用的嵌入式Web服务简介  55-56
    6.1.3 GoAhead嵌入式Web服务的移植  56-58
  6.2 页面设计  58-59
    6.2.1 HTML模板  58
    6.2.2 用户验证页面  58
    6.2.3 参数设置页面  58
    6.2.4 图像采集与显示页面  58-59
  6.3 动态页面的实现  59-63
    6.3.1 CGI技术  59
    6.3.2 移植CGIC库  59-60
    6.3.3 CGI程序设计  60-63
  6.4 测试结果  63-66
总结与展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
附录  72-75

基于嵌入式ARM-Linux的图像采集与传输系统的研究

内容摘要

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