zedboard的usb摄像头的视频采集和动态输出

目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪 论 1
1.1 背景介绍及研究现状 1
1.1.1 背景介绍 1
1.1.2 研究现状 1
1.2 课题内容及其研究意义 2
1.2.1 课题内容 2
1.2.2 研究意义 2
1.3 本文主要工作和结构安排 3
第2章 基于Xilinx Zynq的嵌入式系统 4
2.1 嵌入式系统简介 4
2.1.1 嵌入式系统的分类 4
2.1.2 嵌入式系统的特点 6
2.1.3 嵌入式系统的体系结构 7
2.1.4 嵌入式系统未来的发展趋势 7
2.2 Zynq7000 硬件平台简介 8
2.2.1 Zedboard开发环境 8
2.2.2 开发工具链 11
2.2.3 Zynq体系结构 12
2.3 Ubuntu软件平台简介 13
第3章 视频采集系统总体方案的设计 14
3.1 视频采集系统的总体设计 14
3.1.1 视频采集原理 14
3.1.2 视频采集的软件设计 14
3.2 外围设备的选择 15
3.2.1 USB摄像头的驱动分析 15
3.2.2 Linux下USB的工作原理 16
3.3 V4L2的相关介绍 17
3.4 视频的解码编码 17
3.4.1 YUV和RGB介绍 17
3.4.2 YUYV转RGB编程实现 18
第4章 视频采集及动态输出的设计与实现 19
4.1 交叉编译环境的搭建 19
4.2 视频采集模块的设计 20
4.3 视频显示模块的设计 23
第5章 总结与展望 26
致谢 ..29
附件. 30
文献翻译 30
绪 论
背景介绍及研究现状
背景介绍
随着通
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信化、智能化、电子化时代的到来，计算机多媒体技术得到了前所未有的发展，而在多媒体技术中尤为重要的就是如何传输以及如何高质量地传输动态视频。科学技术从一开始的研究目标渐渐转变成了人们改善自己生活，解放自己双手的手段。作为科学技术中不可或缺的重要组成部分——视频的采集和动态显示，在我们的生活中得到了广泛的应用：监控系统、多媒体视频、车载行车记录仪等等。
近年来，半导体技术和微电子技术使视频采集显示方面的技术也得到很大革新，因此，如何顺应半导体及微电子技术的发展而做到自身的突破就成了研究视频采集显示技术所必须关注的热点问题。与此同时，Xinlinx公司推出了一款高性能、低成本的开发套件Zedboard，这款套件主要面向社区以及一些高校的教育，使得高校学生能够有一个可以展示自己能力并且跟进时代潮流的平台。
嵌入式系统中的视频采集系统由于其高性能、低成本、小体积等优点越来越受到广泛的使用和普及，其发展前景必将一片光明。
研究现状
目前视频采集和动态输出主要是基于单片机的，由于其体积小，设计简单的优点使得其广泛地应用于生活的各个方面。但随着时代的不断发展，单片机过于简单的结构和普遍单一的性能使得其无法跟随时代发展的脚步[1]。在这种情况下，嵌入式系统的应用必将成为时代之潮流，基于嵌入式的视频采集技术也必将无处不在。
视频采集技术总共分为3个阶段：1. 模拟信号视频采集，这个技术在微处理器盛行的80年代得到了广泛的应用，实现了视频采集的硬件化到软件化的转变；2. 基于PC机视频采集，这个技术仍然具有较高的局限性，例如无法进行功能的扩展，无法进行大面积范围的视频监控和探查；3. 基于嵌入式系统的视频采集，嵌入式系统的视频采集和动态输出技术由于其高性能、低功耗、低成本，小体积等众多优点，已经成为各个行业所探讨研究的热点。
Zynq7000芯片包括ARM双CortexA9 MPCore 通用外设和存储器接口三个部分，并通过AXI4总线进行互联。整个系统可以单独启动，在没有硬件工程师的帮助下，软件工程师仍可对处理器进行编程。目前基于Zynq的视频采集输出系统已经应用于交通、家具、汽车等多个领域。例如，在汽车中，视频采集和动态输出技术配合一些红外传感器便可以实现在车中就可以测知是否压线等功能。
课题内容及其研究意义
课题内容
本课题主要研究的是基于Zedboard的USB接口的视频采集和动态输出，在通过对Zynq平台的系统认识和对视频采集技术的系统分析下确立了课题实现方案。在此之前，通过查阅相关资料，了解嵌入式系统的一些基本知识和视频采集的原理。主要内容如下：
研究嵌入式系统目前的国内外主要发展趋势、研究方向及其应用。
Zedboard开发板的基本结构。
分析视频采集的实现方法，确立实现方案。
研究意义
随着信息化、网络化时代的到来，不仅仅是生活，工业和农业等方面也越来越依赖视频采集系统。交通运输、医疗保健等等各个行业对视频采集系统越来越广泛的运用使得其迎来了机遇与挑战并存的时机。在微电子、半导体技术日益发展的今天，各种技术的微型化也成了社会的必然要求和时代发展的必然趋势，传统的PC机上的视频采集已经无法满足各行各业的要求，因此，视频采集技术的更新换代迫在眉睫。
本文通过软硬件设计基本在Zedboard上实现了视频的采集和输出，通过对相关资料的查询，较为熟练地把握住嵌入式系统的开发原理和一些简单的开发手段。由于本课题所研究的对象是基于嵌入式的视频采集系统，符合视频采集微型化，便捷化的要求，具有一定的参考价值。
本文主要工作和结构安排
本文主要研究的是基于嵌入式的视频采集系统，文章结构共分为5个章节：
第1章绪论，主要介绍了嵌入式和视频采集的背景，以及其研究意义。
第2章主要介绍了基于Xinlinx Zynq的嵌入式开发系统及其开发环境。首先是对此系统进行了细致的介绍，例如其分类、结构及其发展趋势。其次对硬件平台Zynq7000和软件平台Ubuntu进行介绍。

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