可视倒车功能实现成功

可视倒车功能是嵌入式车载终端的一个重要功能。系统通过装在汽车尾部的摄像头采集汽车后方实时图像，并将图像显示在驾驶员旁边的终端上。嵌入式智能车载终端设置了专用按键来开启和关闭该功能，也可以在换档手柄处安装检测装置，当处于倒车档位时将信号传到系统，开启该功能。驾驶员根据图像可以更好地掌握汽车后方的环境，从而提高倒车的安全性和效率。图11-5所示为可视倒车系统工作示意图。

图11-5 可视倒车系统工作示意图

由于系统使用摄像头来采集图像，因此必须在嵌入式系统中加载相应的摄像头驱动。ZC301x系列主控芯片摄像头支持JPEG格式和4：2：0采样的YUV原始视频数据输出，数据量小，可以直接作为MPEG-4等视频压缩编解码标准的原始视频数据源，避免了对图像的重采样和色彩空间的变换等复杂的数字运算处理，非常适用于嵌入式的实时视频采集。

本设计采用基于ZC301P芯片的摄像头，具有高质量的VGA感光器（35万像素），传输接口：USB1.1，最大分辨率为640×480像素，支持30f/s最大帧频，支持动态与静态视频采集。

在Linux系统平台上对USB摄像头驱动，首先把USB控制器驱动模块静态编译进内核，使开发平台支持USB接口，在使用摄像头进行视频采集时，使用insmod命令动态加载其驱动模块，这样摄像头就可以正常工作了。

在Linux下常用的摄像头驱动是spca5xx，这是一个通用驱动，该驱动的下载网站为http：//mxhaard.free.fr/download.html。这个网站还给出了这款驱动支持的摄像头的种类。针对嵌入式环境，有专门的patch。使用usb-2.6.12LE06.patch.gz驱动摄像头的过程如下：

1）下载ZC301P驱动usb-2.6.12LE06.patch，下载后将其复制到/kernel/driver/usb目录下下解压、打补丁，就会在此目录下看到spca5xx文件夹。

2）配置内核：make menuconfig，在配置选项中选择（*）Multimedia device->Video for linux，加载Video4Linux模块，为视频采集设备提供编程接口。

3）选择模块USB support->USB Multimediadevices->USB SPCA5XX Sunplus Vimicro Sonix Cameras。

4）编译内核，makedep；makezImage；makemodules，在/kernel/arch/arm/boot下生成内核映像zImage，将内核固化到开发板中，并启动新内核。

5）通过编译后在/kernel/driver/usb/spca5xx下生成目标文件spca5xx.o、spcadecoder.o、spca_core.o，这就是所需要的驱动。

6）新内核启动，insmod3个.o文件（可以不加载spcadecoder.o），摄像头就加载成功了。

在Linux下进行视频采集是通过Video4Linux（V4L）驱动提供的接口函数和相关数据结构完成的。Video4Linux为上层应用程序提供了统一的视频设备操作接口，屏蔽了底层不同设备之间的差异。Video4Linux是Linux中关于视频设备的内核驱动，为Linux系统中的视频和音频数据提供了一套统一的API，配合适当的视频采集设备和相应的驱动程序，可以实现影像/图片采集、AM/FM广播和频道切换等功能。Video4Linux是Linux下进行影像系统开发的核心，在远程会议、可视电话、视频监控系统中都有广泛的应用。使用Video4Linux操作摄像头的流程如图11-6所示。

打开摄像头设备后，首先是获取摄像头的设备信息，包括设备名称、支持的最大/最小分辨率和信号源信息等。获得摄像头的信息后，对摄像头进行参数设置。根据系统使用的LCD显示器的特点，图像色彩模式设置为VIDEO_PALETTE_RGB565格式，图像分辨率设置为640×480像素，图像位深设置为16位。

图11-6 使用Video4Linux 操作摄像头的流程

每采集一帧数据后调用ioct1（fd，DIDIOCSYNC，&frame）函数等待采集结束，然后根据需要继续采集下一帧图像或关闭摄像头。在程序设计中，与摄像头相关的操作和数据结构都被封装在VideoCapture类中。其成员函数通过Video4Linux提供的接口完成对摄像头的具体操作。VideoCapture类的设计如下：

VideoCapture类的voidsetupCamera（QSizesize）成员函数用于初始化摄像头，其主要工作包括打开摄像头设备，获取摄像头基本信息，设置图像色彩模式，获取图像窗口参数，设置图像窗口参数和设置图像数据获取方式等。为了便于调整图像的输出分辨率，函数可使用size参数传递图像分辨率，在初始化摄像头时将按照size参数设置图像输出分辨率。在设备的初始化过程中，须判断每次的设备访问是否成功。如果失败，则必须进行错误处理。

用Video4Linux接口获取图像数据有两种方式：一种是用系统调用read；另一种是用内存映射输入输出。第一种方式使用起来较为简单，但不是所有的设备都支持这种获取图像数据的方式，大多数设备都支持用内存映射方式获取图像数据。视频采集的关键步骤如下。

1.打开视频

USB摄像头在系统中对应的设备文件为/dev/video0，采用系统调用函数open（）实现。

2.读取设备信息

成功后可读取video_capability中的信息。其中，VIDIOCGCAP是videodev.h中定义的宏，具体定义为

ioctl（intfd，intcmd，…）函数的作用是在驱动程序中对设备的I/O通道进行管理，即对设备的一些特性进行控制。其中，fd是用户打开设备时使用open（）函数返回的文件标识符；cmd是用户程序对设备的控制命令；省略部分是一些补充参数，一般情况下最多有一个参数，与cmd的意义相关。

3.读video_picture中的信息

成功后可读取图像的属性。(www.xing528.com)

4.改变video_picture中分量的值

先为分量赋新值，再调用VIDIOCSPICT。

5.初始化channel

进行视频采集，有内存映射（mmap）和直接从设备读取（read）两种方式。

通过映射得到视频驱动的数据缓冲，用mmap方式截取视频。mmap（）系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read（）、write（）等操作。其过程包括

1）设置picture的属性。

2）初始化video_mbuf，以得到所映射的buffer的信息。

3）修改video_mmap和帧状态的当前设置，如重新设置图像帧的垂直及水平分辨率和彩色显示格式等，可利用如下语句：

4）将mmap与video_mbuf绑定。系统调用

进行绑定。其中，

●len：映射到调用进程地址空间的字节数，它从被映射文件开头offset个字节开始算起，offset是一个缓冲区的大小。

●prot：指定共享内存的访问权限，PROT_READ（可读），PROT_WRITE（可写），PROT_EXEC（可执行）。

●flags：MAP_SHARED和MAP_PRIVATE中必选一个，不推荐使用MAP_FIXED。

●addr：共享内存的起始地址，一般设为0，表示由系统分配。

●mmap（）返回值是系统实际分配的起始地址。

5）在mmap方式下捕捉流程就是调用VIDIOCMCAPTURE作视频截取。

若调用成功，开始一帧的截取，是非阻塞的，是否截取完毕留给VIDIOCSYNC来判断。

6）调用VIDIOCSYNC等待一帧截取结束。

若成功，则表明一帧截取已完成。可以开始做下一次VIDIOCMCAPTURE，frame是当前截取的帧的序号。

视频截取的第2种方法：直接读设备，调用read（）函数。

6.关闭设备

完成视频采集后，需要清理内存和关闭视频设备。

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getCameraImage（）函数完成对图像的采集，并将图像显示到LCD上。