1 系統工作原理
1.1 usb攝像頭spca561a
比 起直接與微處理器介面的cmos感測器，使用usb攝像頭雖然成本偏高，但是易於實現，節省cpu資源，而且驅動支援非常豐富。spca561a提供了一 種單晶元攝像頭解決方案，它將乙個cif的cmos感測器、乙個影象處理器和usb控制器整合於單晶元，從而大大降低了成本和開發難度；缺點是只有10萬 畫素，每秒幀數較少，然而非常適合應用於影象要求不高的小型監控系統。
1.2 usb主機控制器ch374本系統使用ch374作為usb主機控制器，如圖3所示。ch374用匯流排方式與s3c44b0相連，微控制器通過讀寫ch374暫存器實現usb主機驅動。
1.3 usb同步傳輸原理為保證資料傳輸的實時性，同步傳輸不進行資料錯誤的重傳，也不在硬體層次上響應乙個握手資料報。同步傳輸的主機每隔l ms傳送乙個sof同步訊號，隨後接收裝置傳送的訊號，其資料流程如圖4所示。
在 同步傳輸中，每乙個信包的容量是一定的。拿spca56l來說，在啟動同步傳輸之前必須設定相應的介面號。不同的介面號決定將要傳送多大的信包容量，如接 口號1每次傳送的信包容量是128位元組，介面號6的信包容量是896位元組。介面號通過usb標準裝置請求set_inte***ce來設定。由於 ch374的緩衝區最大為128位元組，所以本設計中使用介面號l，同步傳輸每接收乙個信包的大小是128位元組容量的信包。
2 usb攝像頭驅動的實現
usb 攝像頭並非標準的usb外設。與其他usb外設不同的是，每個廠商的攝像頭晶元都有自己定義的裝置請求，而這些攝像頭晶元資料手冊並不對外公開，所以編寫 攝像頭驅動的難度很大，想要驅動支援更多的攝像頭，程式會非常複雜。本文只介紹spca561a攝像頭驅動的方法。
2.1usb攝像頭初始化
初始化乙個usb攝像頭有兩個步驟，第一步是攝像頭的列舉，第二步是攝像頭的自定義設定。
(1) 裝置列舉
裝置的列舉就是標準裝置請求的過程，這部分內容包含於usb協議第9章。對usb攝像頭來說，列舉的過程依次如下：
①獲取裝置描述符。通過裝置描述符得到端點0的負載，也就是最大傳送包容量。
②設定位址。給裝置分配乙個預設位址0之外的位址。
③獲取配置描述符。這個過程包括兩個階段，第1次獲取的配置描述符的前4個位元組得到配置描述符的真實長度；再以真實長度第2次獲取配置描述符，此描述符包含了裝置的配置資訊和多個介面資訊。可以從這裡得到可以使用的介面號和對應的信包負載
。 ④設定配置資訊。設定的主要資訊是配置描述符中的第5個字段bconfigurationvalue。
⑤設定介面。usb攝像頭不同的介面號對應不同的信包負載。本設計選定的介面號為2，對應信包負載是128位元組。
(2) 自定義設定
usb 攝像頭並不是標準usb外設，需要很多自定義設定，可以稱之為「自定義裝置請求」，它是用標準裝置請求包方式傳 送的，目的是修改內部暫存器，對採集影象和壓縮方式進行配置。標準裝置請求和自定義裝置請求包的不同內容如表1所列。自定義裝置請求的內容非常豐富，它包 含以下幾個方面：
①時序產生設定。包括影象採集頻率和振盪器的設定等。
②影象處理設定。包括影象視窗大小、壓縮型別、色彩分配等配置屬性。
③儲存器設定。對影象緩衝進行設定。
④控制及狀態設定。包括啟動及停止影象採集、資料傳輸方式、當前狀態等配置屬性。
程 序中的初始化設定有近百條，具體設定請見參考文獻[1]的開源**。初始化結束後，可以根據需要進行影象格式的設定，spca561a支援sqvga (160×120)、qcif(176×144)、qvga(320×240)、cif(352×288)四種格式。設定結束後啟動攝像頭採集，進行資料 傳輸。
2.2 同步傳輸和影象幀處理
同步傳輸的過程非常簡單，甚至不包含握手資訊；但是因為同步傳輸對時序的要求很高，所以對同步傳輸資料的處理頗困難。此驅動的設計將同步資料的接收用中斷服務程式進行處理，同步資料的處理放在中斷服務之外執行。
① 中斷服務程式流程如圖6所示。每次同步中斷發生時，首先從usb主機控制器的緩衝區內讀取接收到的128位元組同步信包，將資料儲存到資料處理程式提供的存 儲單元中。再傳送pid_in標誌和端點號，設定同步傳輸型別並啟動下一次傳輸。ch374主機會在每1 ms傳送1個sof同步標誌，usb裝置接收到sof標誌後，會傳送下乙個同步信包。
② 同步資料處理程式如圖7所示。中斷結束後，執行資料處理程式，程式讀取同步信包的第乙個位元組，確認包的序號，此序號的範圍是0～0xff。如果此序號為 0xff，則說明是無效包，需要丟棄。如果此序號為0，則可能是首次採集得到的第乙個同步資料報，直接儲存此資料到影象幀；也可能是當前影象幀結束後開始 的下一幀影象的第乙個同步信包，則需要處理已經結束的當前幀影象，同時將當前幀設定為下一幀。至此得到了一幀影象資料。
2.3 影象資料的預編碼3 設計心得
由於此usb主機基於低端嵌入式硬體系統，沒有作業系統支援，也沒有bushound類似的usb資料流分析軟體支援，難以找到基於嵌入式平台usb同步傳輸參考程式，所以設計的難度很大。筆者的設計經驗是重在參考程式的選擇。
結 語
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