基于linux平台的ov2715驱动研究与实现

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1、基于Linux平台的OV2715驱动研究与实现　　摘要：为了实现嵌入式Linux对CMOS图像传感器OV2715的支持，对OV2715的工作原理进行深入的研究，针对OV2715功能复杂和驱动编写困难的问题，提出一种模块化设计OV2715驱动的方法。在DM3730硬件平台下，将OV2715驱动分为I2C设备驱动和V4L2接口驱动并分别进行了实现，最后，设计视频采集程序并对驱动进行了测试。测试结果表明，输出视频图像质量清晰稳定，该实现在高清数字监控系统中有较好的应用前景。　　关键词：OV2715驱动；V4L2；I2C总线；嵌入式Linux；高清数字视频监控　　中图分类号：T

2、N957.52?34；TP316文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）22?0071?0　　0引言　　随着人们安全意识的提高，视频监控系统在众多行业中得到了大范围的普及。高清数字视频监控系统更以其储存信息量大、系统功能完善、控制灵活和智能化等显著优点，在安防领域得到越来越多的应用[1]。高清数字视频监控系统主要由前端采集设备、视频传输系统和主控显示存储系统组成，而前端摄像机采集芯片类型的选择直接影响着监控端输出数字视频信号的好坏，从而决定着视频监控系统的整体效果。9　　OV2715是TI公司针对高清视频监控领域推出的全高清1080P的CMOS图像传感器芯

3、片，具有成本小、低功耗和输出图像质量高等特点，选取该芯片作为前端采集芯片。由于Linux2.6.32内核版本没有提供该芯片驱动，需要手动编写该驱动实现对OV2715的支持。同时，以往的视频设备驱动往往存在结构层次不明晰等缺点，针对OV2715功能复杂和驱动开发难度大等特点，提出了模块化的思想编写该驱动。首先，深入研究了OV2715的工作原理，对Linux系统中的I2C驱动体系和V4L2驱动体系进行了全面的介绍；其次，针对特定的硬件平台，基于模块化方法对OV2715驱动程序进行了设计并给出了关键代码实现。最后，设计了视频采集程序对驱动进行了测试和分析，实现了视频采集和显示

4、功能。　　1OV2715芯片　　1.1OV2715功能介绍　　OV2715是一款1/2.7英寸的低电压、高性能和能提供输出1080P高清分辨率的CMOS图像传感器，支持通过DVP和MIPI接口输出RAW/RGB格式的图像，还提供了SCCB接口来控制传感器的运行[2]。此外，OV2715集成了自动聚焦滤波器，PLL电路和1.5V稳压器，可以保证其运行的稳定；OV2715的自动图形控制电路使其支持AEC，AGC，AWB，ABLC和LENC等功能，因而输出图像质量较其他传感器有明显的提高；OV2715图像传感器主要应用于高清数字视频监控摄像机的前端采集模块中。　　1.2OV2

5、715寄存器介绍9　　OV2715内部寄存器主要包括三部分：用来控制输入输出的寄存器、用来实现具体图像功能的寄存器和用来辅助传感器正常工作的寄存器。视频监控系统中，处理器模块对OV2715寄存器的访问通常有两种方式，其一为并行访问模式，通过OV2715的DVP接口进行访问；其二为串行访问方式，经过系统提供的I2C接口来控制OV2715芯片。I2C总线是一种串行总线，主要由数据线和时钟线组成，其用途是完成微控制器模块和外围模块间通信的工作。OV2715通过I2C访问时硬件资源占用率小并且访问速度较快，故本次驱动实现中处理器和OV2715通信采用I2C总线方式。　　1.3O

6、V2715工作过程　　OV2715视频数据采集主要经过图像数据产生、图像数据处理和图像数据输出三个过程，采集工作过程如图1所示。　　图像数据产生阶段，OV2715传感器内核根据引脚HREF，VSYNC和PCLK信号以固定的帧速率产生像素流数据。其中，定时产生器可以同步图片阵列的行数据，每个阵列中的像素经过模拟电路抽样、增益控制和ADC转换后产生10b的数据；图像数据处理阶段，需要对采集到的数字信号进行图像增强、镜头控制和视频格式的设置等功能，主要配置的寄存器如表1所示；图像输出阶段，主要对图像数据进行编码，然后进行通道选择，输出符合要求的YUV/RGB数字信号。　　2硬

7、件平台结构　　无人机基站勘测系统中，前端采集系统硬件结构如图2所示。　　嵌入式硬件系统处理模块采用TMS320DM3730片上系统，操作系统内核版本采用Linux2.6.32。DM3730为TI公司的OMAP系列双核架构处理器，ARM端负责运行操作系统控制系统的工作流程和DSP负责处理大量高清视频数据，并且该处理器内部具有3DImage?Processor和IVA等，支持高清720P，1080P视频解码。该处理器实时处理视频速度可达609f/s，具有优秀的编解码能力，最高能达到每秒500万像素，具有VPSS和支持包括3A在内的众多功能[3