Linux小项目-倒车影像功能设计
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux小项目-倒车影像功能设计相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 前言
倒车影像已经是现在汽车的标配功能了，基本很多车出厂都是360全景影像，倒车影像又称泊车辅助系统，这篇文章就采用Linux开发板完成一个倒车影像的功能。
要完成倒车影像整个项目，需要准备一个LCD屏，一个摄像头，一个超声波测距模块，一个蜂鸣器；摄像头采集车尾的实时画面，在LCD屏上完成显示，超声波测距模块用于测量车尾距离障碍物的距离，根据设置的距离跳转PWM操作蜂鸣器实现报警提示。
当前Linux开发板采用友善之臂的Tiny4412开发板，CPU是三星的EXYNOS4412，板子上带有8G的EMMC，2G的DRR，运行的Linux版本是3.5，根文件系统采用busybox制作，这个系统是精简的最小系统。
摄像头采用USB免驱是摄像头，所有不需要编写驱动，LCD屏是友善之臂自己的7寸电容触摸屏，驱动是官方内核自带的，也不需要编写；剩下的超声波模块，蜂鸣器，需要自己填写驱动。
2. 案例代码
下面就将倒车影像项目的整个项目核心代码依次展示出来。
2.1 声波测距模块
采用的超声波模块在淘宝上很容易买到，它的实物图和测距原理如下：
整个模块只需要接4根线，两根电源线，一个输出触发脚，一个回波输出脚。输出脚是高电平有效，为了方便计算时间，驱动代码里需要将这个引脚注册为中断，设置为上升沿触发，当收到回波时，直接进中断调用工作队列，在工作函数里阻塞等待引脚电平变低，然后高电平持续的计算时间，最后进行换算就得到了距离。
源码Get: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/85248616
驱动代码如下：
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ktime.h>
static unsigned int distance_irq; /*存放中断号*/
static u32 *GPB_DAT=NULL;
static u32 *GPB_CON=NULL;
static u32 distance_time_us=0; /*表示距离的时间*/
static u8 distance_flag=0;
/*声明等待队列头*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(distance_wait_queue);
/*
工作队列处理函数:
*/
static void distance_work_func(struct work_struct *work)
u32 time1,time2;
time1=ktime_to_us(ktime_get()); /*获取当前时间,再转换为 us 单位*/
/*等待高电平时间结束*/
while(gpio_get_value(EXYNOS4_GPX1(0)))
time2=ktime_to_us(ktime_get()); /*获取当前时间,再转换为 us 单位*/
distance_flag=1;
distance_time_us=time2-time1;
/*唤醒休眠的进程*/
wake_up(&distance_wait_queue);
//printk("us=%d\\n",time2-time1); /*us/58=厘米*/
/*静态方式初始化工作队列*/
static DECLARE_WORK(distance_work,distance_work_func);
/*
中断处理函数: 用于检测超声波测距的回波
*/
static irqreturn_t distance_handler(int irq, void *dev)
/*调度工作队列*/
schedule_work(&distance_work);
return IRQ_HANDLED;
static void distance_function(unsigned long data);
/*静态方式定义内核定时器*/
static DEFINE_TIMER(distance_timer,distance_function,0,0);
/*内核定时器超时处理函数: 触发超声波发送方波*/
static void distance_function(unsigned long data)
static u8 state=0;
state=!state;
/*更改GPIO口电平*/
if(state)
*GPB_DAT|=1<<7;
else
*GPB_DAT&=~(1<<7);
/*修改定时器的超时时间*/
mod_timer(&distance_timer,jiffies+msecs_to_jiffies(100));
static int distance_open(struct inode *inode, struct file *file)
return 0;
#define GET_US_TIME 0x45612
static long distance_unlocked_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long argv)
u32 *us_data=(u32*)argv;
int err;
u32 time_us=distance_time_us;
switch(cmd)
case GET_US_TIME:
err=copy_to_user(us_data,&time_us,4);
if(err!=0)printk("拷贝失败!\\n");
break;
return 0;
static unsigned int distance_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *table)
unsigned int mask = 0;
poll_wait(file,&distance_wait_queue,table);
if(distance_flag)
distance_flag=0;
mask|=POLL_IN;
return mask;
static int distance_release(struct inode *inode, struct file *file)
return 0;
/*定义文件操作集合*/
static struct file_operations distance_fops=
.open=distance_open,
.unlocked_ioctl=distance_unlocked_ioctl,
.poll=distance_poll,
.release=distance_release
;
/*定义杂项设备结构体*/
static struct miscdevice distance_misc=
.minor=MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name="tiny4412_distance",
.fops=&distance_fops
;
static int __init tiny4412_distance_dev_init(void)
int err;
/*1. 映射GPIO口地址*/
GPB_DAT=ioremap(0x11400044,4);
GPB_CON=ioremap(0x11400040,4);
*GPB_CON&=~(0xF<<4*7);
*GPB_CON|=0x1<<4*7; /*配置输出模式*/
/*2. 根据GPIO口编号,获取中断号*/
distance_irq=gpio_to_irq(EXYNOS4_GPX1(0));
/*3. 注册中断*/
err=request_irq(distance_irq,distance_handler,IRQ_TYPE_EDGE_RISING,"distance_device",NULL);
if(err!=0)printk("中断注册失败!\\n");
else printk("中断:超声波测距驱动安装成功!\\n");
/*4. 修改定时器超时时间*/
mod_timer(&distance_timer,jiffies+msecs_to_jiffies(100));
/*杂项设备注册*/
misc_register(&distance_misc);
return 0;
static void __exit tiny4412_distance_dev_exit(void)
/*5. 注销中断*/
free_irq(distance_irq,NULL);
/*6. 停止定时器*/
del_timer(&distance_timer);
/*7. 取消IO映射*/
iounmap(GPB_DAT);
iounmap(GPB_CON);
/*注销杂项设备*/
misc_deregister(&distance_misc);
printk("中断:超声波测距驱动卸载成功!\\n");
module_init(tiny4412_distance_dev_init);
module_exit(tiny4412_distance_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("tiny4412 wbyq");
2.2 蜂鸣器驱动代码
蜂鸣器需要根据测量的距离调整不同的频率，以告诉驾驶员，后方障碍物的距离。
static int s3c_pwm_suspend(struct platform_device *pdev, pm_message_t state)
struct pwm_device *pwm = platform_get_drvdata(pdev);
pwm->period_ns = 0;
pwm->duty_ns = 0;
return 0;
static int s3c_pwm_resume(struct platform_device *pdev)
struct pwm_device *pwm = platform_get_drvdata(pdev);
unsigned long tcon;
/* Restore invertion */
tcon = __raw_readl(S3C2410_TCON);
tcon |= pwm_tcon_invert(pwm);
__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);
return 0;
static struct platform_driver s3c_pwm_driver =
.driver =
.name = "s3c24xx-pwm",
.owner = THIS_MODULE,
,
.probe = s3c_pwm_probe,
.remove = __devexit_p(s3c_pwm_remove),
.suspend = s3c_pwm_suspend,
.resume = s3c_pwm_resume,
;
static int __init pwm_init(void)
int ret;
clk_scaler[0] = clk_get(NULL, "pwm-scaler0");
clk_scaler[1] = clk_get(NULL, "pwm-scaler1");
if (IS_ERR(clk_scaler[0]) || IS_ERR(clk_scaler[1]))
printk(KERN_ERR "%s: failed to get scaler clocks\\n", __func__);
return -EINVAL;
ret = platform_driver_register(&s3c_pwm_driver);
if (ret)
printk(KERN_ERR "%s: failed to add pwm driver\\n", __func__);
return ret;
2.3 应用层框架代码
应用层使用了两个线程：
线程1实时读取USB摄像头的图像，在LCD屏上实时显示，免驱摄像头框架V4L2有一套标准的ioctl指令，可以对摄像头进行配置，比如：输出分辨率、帧率、格式等。然后再通过mmap映射摄像头采集缓冲区到应用层，最后通过poll函数监听摄像头的数据，读取实时显示。
线程2采集超声波测量的距离距离，根据测量的距离调整PWM占空比，控制蜂鸣器的频率。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
#include <linux/videodev2.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include "framebuffer.h"
#define PWM_DEVICE "/dev/pwm" /*PWM方波设备文件*/
#define DISTANCE_DEVICE "/dev/tiny4412_distance" /*超声波测距设备文件*/
#define UVC_VIDEO_DEVICE "/dev/video15" /*UVC摄像头设备节点*/
#define GET_US_TIME 0x45612 /*获取超声波测量的距离: ioctl命令*/
#define PWM_IOCTL_SET_FREQ 1 /*控制PWM方波频率: ioctl命令*/
#define PWM_IOCTL_STOP 0 /*停止PWM方波输出: ioctl命令*/
int distance_fd; /*超声波设备的文件描述符*/
int pwm_fd; /*PWM方波设备的文件描述符*/
int uvc_video_fd; /*UVC摄像头设备文件描述符*/
int Image_Width; /*图像的宽度*/
int Image_Height; /*图像的高度*/
unsigned char *video_memaddr_buffer[4]; /*存放摄像头映射到进程空间的缓冲区地址*/
/*
函数功能: 用户终止了进程调用
*/
void exit_sighandler(int sig)
//停止PWM波形输出，关闭蜂鸣器
ioctl(pwm_fd,PWM_IOCTL_STOP,0);
close(pwm_fd);
close(distance_fd);
exit(1);
/*
函数功能: 读取超声波数据的线程
*/
void *distance_Getpthread_func(void *dev)
/*1. 打开PWM方波驱动*/
pwm_fd=open(PWM_DEVICE,O_RDWR);
if(pwm_fd<0) //0 1 2
printf("%s 设备文件打开失败\\n",PWM_DEVICE);
/*退出线程*/
pthread_exit(NULL);
/*2. 打开超声波测距设备*/
distance_fd=open(DISTANCE_DEVICE,O_RDWR);
if(distance_fd<0) //0 1 2
printf("%s 设备文件打开失败\\n",DISTANCE_DEVICE);
/*退出线程*/
pthread_exit(NULL);
/*3. 循环读取超声波测量的距离*/
struct pollfd fds;
fds.fd=distance_fd;
fds.events=POLLIN;
int data;
while(1)
poll(&fds,1,-1);
ioctl(distance_fd,GET_US_TIME,&data);
printf("距离(cm):%0.2f\\n",data/58.0);
data=data/58;
if(data>200) /*200厘米: 安全区域*/
//停止PWM波形输出，关闭蜂鸣器
ioctl(pwm_fd,PWM_IOCTL_STOP,0);
else if(data>100) /*100厘米: 警告区域*/
printf("警告区域!\\n");
ioctl(pwm_fd,PWM_IOCTL_SET_FREQ,2);
else /*小于<100厘米: 危险区域*/
printf(" 危险区域!\\n");
ioctl(pwm_fd,PWM_IOCTL_SET_FREQ,10);
//ioctl(pwm_fd,PWM_IOCTL_SET_FREQ,pwm_data);
/*倒车影像: 测距有3个档位*/
/*
函数功能: UVC摄像头初始化
返回值: 0表示成功
*/
int UVCvideoInit(void)
/*1. 打开摄像头设备*/
uvc_video_fd=open(UVC_VIDEO_DEVICE,O_RDWR);
if(uvc_video_fd<0)
printf("%s 摄像头设备打开失败!\\n",UVC_VIDEO_DEVICE);
return -1;
/*2. 设置摄像头的属性*/
struct v4l2_format format;
memset(&format,0,sizeof(struct v4l2_format));
format.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*表示视频捕获设备*/
format.fmt.pix.width=800; /*预设的宽度*/
format.fmt.pix.height=480; /*预设的高度*/
format.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV; /*预设的格式*/
format.fmt.pix.field=V4L2_FIELD_ANY; /*系统自动设置: 帧属性*/
if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_S_FMT,&format)) /*设置摄像头的属性*/
printf("摄像头格式设置失败!\\n");
return -2;
Image_Width=format.fmt.pix.width;
Image_Height=format.fmt.pix.height;
printf("摄像头实际输出的图像尺寸:x=%d,y=%d\\n",format.fmt.pix.width,format.fmt.pix.height);
if(format.fmt.pix.pixelformat==V4L2_PIX_FMT_YUYV)
printf("当前摄像头支持YUV格式图像输出!\\n");
else
printf("当前摄像头不支持YUV格式图像输出!\\n");
return -3;
/*3. 请求缓冲区: 申请摄像头数据采集的缓冲区*/
struct v4l2_requestbuffers req_buff;
memset(&req_buff,0,sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
req_buff.count=4; /*预设要申请4个缓冲区*/
req_buff.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*视频捕获设备*/
req_buff.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; /*支持mmap内存映射*/
if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_REQBUFS,&req_buff)) /*申请缓冲区*/
printf("申请摄像头数据采集的缓冲区失败!\\n");
return -4;
printf("摄像头缓冲区申请的数量: %d\\n",req_buff.count);
/*4. 获取缓冲区的详细信息: 地址,编号*/
struct v4l2_buffer buff_info;
memset(&buff_info,0,sizeof(struct v4l2_buffer));
int i;
for(i=0;i<req_buff.count;i++)
以上是关于Linux小项目-倒车影像功能设计的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章