3.2ZC0301摄像头视频采集程序设计

　　Video4linux是Linux内核里支持影像设备的一组API，配合适当的采集卡与相关驱动程序，可以实现视频采集。驱动视频采集设备完成视频采集和处理，需要相应的驱动程序和视频流采集程序。视频采集程序的内容主要包括摄像头的初始化、打开、关闭、参数设置以及数据读取等。

　　Video4linux视频采集的实现过程如下：

　　（1）初始化程序，包括打开视频设备文件，读取视频采集设备信息以及设备缓冲区信息等；初始化摄像头参数主要通过init_videoIn函数来完成。

　　（2）打开视频采集设备。初始化工作完成后，通过V4L_open函数检查摄像头设备是否加载，如能够检测到摄像头设备，使用open系统调用以只读的方式打开视频设备。

　　（3）获取视频设备信息和图像信息。通过调用设备I/O通道管理函数ioctl中的VIDIOCGCAP参数获取视频采集设备的名称、类型、通道数、图像宽度和高度等信息参数，调用ioctl函数中的VIDIOCGPICT参数读取视频采集设备缓冲video_picture信息。

　　（4）视频采集。在V4L体系下，采用内存映射方式采集视频。内存映射方式视频读取的具体操作如下：

　　①首先使用ioctl系统调用VIDOOCGMBUF命令获取摄像头存储缓冲区的帧信息，之后初始化video_mbuf，修改video_mmbuf设置。

　　②映射设备文件到内存。

　　③截取图像，有单帧截取和连续帧截取两种方式。进行单帧截取需先准备内存空间；然后调用ioctl函数的VIDIOCMCAPTURE命令，以非阻塞形式开始一帧图像截取；接着调用ioctl（fd，VIDIOCSYNC，＆frame）函数判断该帧是否截取完毕；最后就可将图像数据写入到FrameBuffer中。若进行连续帧截取，则需通过循环语句中，使用VIDIOCMCAPTURE和VIDIOCSYNC函数判断是否完成截取，并给采集到的每帧图像赋地址。

　　（5）关闭摄像头。视频采集完成以后，最后的工作是关闭视频采集设备。以内存映射的方法获取视频数据，需要在视频采集任务完成之后关闭内存映射，然后调用close_v4l函数关闭视频设备。关闭视频设备需要判断视频获取方式：如是内存映射方式，则通过munmap函数。

　　4嵌入式Web的实现嵌入式Web的实现包括了Boa服务器移植、CGI网页交互程序设计两个部分。

　　4.1Boa服务器移植

　　在嵌入式远程系统中，Web服务器的性能对系统的整体性能具有直接影响，因此Web服务器的选择和设计尤为重要。高效率的Web服务器，才能使系统的能得到充分的发挥。

　　Boa是一款单任务的HTTP服务器，它支持CGI技术，且具有自动生成目录和解压文件等功能。在运行效率方面，由于其只为CGI程序创建新的进程，因此具有很高的HTTP请求处理速度。故选用Boa来构建嵌入式服务器。

　　192.168.0.6服务器主要作用是为整个系统提供了一种网络接入和信息服务方式。系统通过应用HTTP协议联网，调用具有数据请求和控制功能的CGI程序，实现服务器对客户端浏览器请求的处理，最终实现信息在浏览器的动态显示，达到远程的目的。

　　4.2CGI网页交互程序设计

　　CGI技术即通用网关接口（CommonNetworkIntece）技术，它支持WEB数据动态刷新、转换和显示。

　　基于CGI接口设计的程序运行在WEB服务器端，像其他类型程序设计一样，其必须通过CGI标准格式进行编写。CGI程序的运行由浏览器端的输入触发，它的任务就是执行指令，将所需数据转换为变量进行处理，并回传处理结果。WEB服务器与CGI程序之间通过四种途径进行通信：变量、命令行、标准输入和标准输出。

　　CGI的基本工作过程为：根据浏览器的请求，CGI程序通过执行Boa服务器指令，调用其它应用程序进行处理，最后将处理结果以HTML形式反馈给浏览器显示。CGI工作流程示意图如图3所示。

　　图3CGI工作流程示意图

　　4.3系统测试

　　本系统的测试工作主要是在实验室的局域网下进行的。

　　其中下位机为以S3C2440处理器为核心的嵌入式目标板，配合ZC0301摄像头和数字温度传感器DS18B20，通过构建Linux操作系统并移植Boa，将其配置成为嵌入式服务器；下位机采用通用的PC机，通过浏览器与服务器进行交互。上位机端和下位机嵌入式服务器通过网线和上位机相连接，构建成为局域网开发。

　　通过终端中运行Boa服务器和数据采集程序，在端浏览器内输入网页：，即进入登陆界面，如图4所示。

　　图5实时温度监测界面

　　5结束语

　　本文设计了一种了基于WEB的嵌入式机房远程监测系统，在实验室条件下进行测试、调试和完善。测试结果表明，监测系统能够实时准确的采集机房视频和温度数据，并在远程浏览器动态流畅显示，实现了信息实时监测，满足了应用的需求。本文的后续工作是在现有的系统基础上增加摄像头的云台控制功能以及嵌入式数据库管理功能，提高系统的整体使用价值。

　　作者：陈潜刘云高利娟来源：《微计算机应用》

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