基于ARM嵌入式系统的多媒体应用开发

论文摘要

随着科学技术的不断进步,物联网的发展已经成为了前沿热点课题,而物联网的远程监控更是物联网应用的热点。基于ARM嵌入式的USB摄像头图像采集系统具有体积小、成本低、稳定性高等优点,在嵌入式多媒体应用和视频监控中占有重要的地位。因此开发好的USB摄像头驱动对促进物联网视频监控具有重要的意义。但是目前生产摄像头的厂家众多,产品的种类也琳琅满目,而不同类型摄像头的驱动程序在嵌入式开发中几乎不能通用,原因主要是不同摄像头设备采用的芯片（Chip）和传感器（Sensor）不同。这样就造成了在ARM嵌入式开发板上摄像头应用的不便。因此,探讨设计通用的摄像头驱动程序也显得更加重要。本文是基于ARM嵌入式系统的多媒体应用开发,主要是来研究USB摄像头设备的驱动程序并探讨通用的USB摄像头驱动程序。所选用的硬件开发平台是意法公司的STM32F103ZE为主的芯片,该芯片使用高性能的ARM Cortex-M3处理器。基于此开发板所选用的软件平台是uClinux嵌入式操作系统。嵌入式uClinux保持了Linux操作系统所有的优越特性,在中低端的嵌入式设备中有广泛应用。论文首先介绍了驱动开发的硬件和软件平台。然后介绍了USB接口知识以及USB设备驱动开发的内容。本论文重点是介绍USB摄像头驱动程序的开发方法。总结了众多USB摄像头在Linux系统下不能通用的原因,给出了通用驱动开发的方案。最后选择主芯片为中星微ZC0301P,感光器件为CMOS的USB摄像头,进行驱动程序的编译。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文研究的背景和意义
• 1.3 嵌入式多媒体系统简介
• 1.3.1 嵌入式系统的定义
• 1.3.2 嵌入式系统的特点
• 1.3.3 嵌入式系统的组成
• 1.3.4 嵌入式系统的发展趋势
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 嵌入式开发硬件平台
• 2.1 ARM 嵌入式简介
• 2.2 ARM Cortex-M3 内核处理器
• 2.3 硬件开发平台
• 2.4 本章小结
• 第三章 嵌入式开发软件平台
• 3.1 Linux 操作系统
• 3.1.1 Linux 操作系统的特点
• 3.1.2 Linux 系统下设备驱动程序介绍
• 3.2 uClinux 操作系统
• 3.2.1 uClinux 系统组成
• 3.2.2 uClinux 系统的特点
• 3.3 Video4Linux 简介
• 3.4 本章小结
• 第四章 USB 设备驱动开发
• 4.1 USB 接口介绍
• 4.1.1 USB 接口优点
• 4.1.2 USB 接口的数据传输
• 4.1.3 USB 接口的设备构成
• 4.2 USB 在有关设备中的应用
• 4.3 USB 驱动开发
• 4.3.1 主机控制器驱动 （HCD）
• 4.3.2 USB 核心驱动 （USBD）
• 4.3.3 USB 设备类驱动
• 4.4 USB 摄像头的相关知识
• 4.4.1 USB 摄像头的分类
• 4.4.2 摄像头的主要结构和组件
• 4.4.3 USB 摄像头的工作原理
• 4.4.4 摄像头的相关技术指标
• 4.5 本章小结
• 第五章 USB 摄像头的驱动开发
• 5.1 基于USB 摄像头驱动的开发
• 5.1.1 USBD 层数据结构
• 5.1.2 文件系统数据结构
• 5.1.3 芯片操作函数数据结构
• 5.2 通用驱动程序设计
• 5.3 USB 摄像头共有模块源程序开发
• 5.3.1 设备模块的初始化模块和卸载模块
• 5.3.2 上层软件接口函数
• 5.3.3 数据传输函数
• 5.3.4 USB 内核函数
• 5.4 芯片和传感器功能模块
• 5.4.1 芯片操作函数
• 5.4.2 传感器功能模块
• 5.5 本章小结
• 第六章 USB 摄像头驱动编译
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献