0引 言
随着嵌入式技术迅猛发展和Linux在信息行业中广泛应用，利用嵌入式Linux系统实现图像采集处理已有可能。实时获得图像数据是实现这些应用的重要环节。本文使用的系统硬件平台采用Samsung公司的处理器S3C2410，并以此为基础，在基于嵌入式Linux系统平台上设计了建立图像视频的一种方法。
1 系统硬件电路设计
S3C2410芯片处理器内部集成了ARM公司ARM920T处理器核的32位微控制器，资源丰富，带独立的16 kB的指令Cache和16 kB数据Cache、LCD(液晶显示器)控制器、RAM控制器、NAND闪存控制器、3路UART、4路DMA、4路带PWM的定时器、并行I/O口、8路10位ADC、Touch Screen接口、I2C接口、I2S接口、2个USB接口控制器、2路SPI，主频最高可达203 MHz。在处理器丰富资源的基础上，本平台配置了64 MB的Flash和64 MB、32位的SDRAM，以支持操作系统和液晶屏显示运算的需要。
S3C2410内置有液晶屏控制器，可以支持最大256 k色TFT彩色液晶屏、最大4 k色STN彩色液晶屏。考虑到本系统的应用领域对图像显示的要求相对较高，故采用8英寸640×480 TFT液晶屏(型号为LQ080V3DG01)。LQ080V3DG01要求其电源电压Vdd典型值为3.3 V/5 V，并且LCD数据和控制信号的高电平输入电压Vih最小值为2.3 V，所以本系统直接使用S3C2410的控制口线与它相连，而没有设置电平转换电路。具体的电路连接如图1所示。芯片工作模式为16位色(5：6：5)。
2 系统软件设计
2.1 Linux操作系统
本视频显示系统的软件以嵌入式Linux为基础。Linux是免费运行、快速高效的操作系统。在过去的几年中，基于开源组织的Linux系统的嵌入式操作系统得到了长足的发展。Linux操作系统虽然不是微内核结构，但是其模块化的结构使得用户可以对其方便地进行配置，去除用户系统不需要的模块以减小系统的开销，可以做到几百k大小。综合考虑系统的功能和可扩展性以及系统的运行速度，本方案中的嵌入式Linux所采用的内核版本是kernel-2.4.18。
在向基于S3C2410的硬件平台上安装嵌入式Linux操作系统μCLinux后，为了使LCD能正常显示，还需要在μCLinux系统下开发LCD的驱动程序。
2.2 Framebuffer设备驱动
帧缓冲(Framebuffer)是出现在Linux2.2.xx内核中的一种驱动程序接口，该设备提供了LCD控制器的抽象描述。它同时代表了LCD控制器上的显存，应用程序通过定义好的接口可以访问LCD控制器，而不需要知道底层的任何操作。本系统通过帧缓冲实现LCD驱动程序的开发工作。
该设备使用特殊的设备节点，是一个字符设备，其主设备号是29，次设备号定义帧缓冲个数。从用户角度看，帧缓冲设备和其他位于/dev下面的设备类似。
帧缓冲的显示缓冲区位于μCLinux中核心态地址空间，而在μCLinux中，每个应用程序都有自己的虚拟地址空间，在应用程序中是不能直接访问物理缓冲区地址的。为此，μCLinux提供了mmap函数，可将文件的内容映射到应用程序空间。对于帧缓冲设备，则可通过映射操作，将屏幕缓冲区的物理地址映射到应用程序空间的一段虚拟地址中，之后就可以通过读写这段虚拟地址访问屏幕缓冲区，在屏幕上绘图。帧缓冲中内存块分布如图2所示。
帧缓冲设备是一种普通的内存设备，支持直接读写其内容。支持使用read()，write()，seek()以及mmap()函数。不同
之处是帧缓冲的内存不是所有内存区，而是LCD控制器专用的那部分内存。/dev/fb*允许使用ioctl操作，通过ioctl可以读取或设定设备参数。颜色映射表也通过ioctl设定。下面是ioctl和本系统相关的应用及相关数据结构部分：
a)获取设备一些不变的信息，如设备名，屏幕的组织对应内存区的长度和起始地址。
b)获取可以发生变化的信息，例如位深、颜色格式、时序等，如果改变这些值，驱动程序将对值进行优化，以满足设备特性。
c)获取或设定部分颜色表。
但在实际系统运用时，使用read、write函数在读或写之前持续地寻址将会导致很多开销。基本解决方法是映射屏幕内存。当屏幕内存被映射到应用程序时，将得到一个直接指向屏幕内存的指针。
在本系统和其他类似运用中，首先要从新得到的帧缓冲设备取回信息。帧缓冲设备在很大程度上依靠：Stnlct fb_var_screeninfo；Struct fb_fix_screeninfo；Struct fb_info这3个数据结构，它们在include/linux/fb.h中声明。第1个结构是用来描述图形卡的特性，通常由用户设置；第2个结构定义了图形卡的硬件特性，是不能改变的，在选定了LCD控制器和显示器后，它的硬件特性也就定下来了；第3个结构定义了当前图形卡帧缓冲设备的独立状态。