USB摄像头原理资料
USB工作原理
USB工作原理
USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机和外部设备的标准接口。
它是一种通用的、高速的、热插拔的串行总线接口，被广泛应用于计算机、手机、音频设备、打印机、摄像头等各种设备中。
USB的工作原理可以简单地分为四个方面：物理层、数据链路层、传输层和应用层。
首先是物理层，USB接口通常由四根线组成，分别是VCC（电源线）、D+（数据线正向）、D-（数据线反向）和GND（地线）。
VCC提供电源，D+和D-传输数据，GND用于接地。
这些线通过USB插头与设备连接。
接下来是数据链路层，USB使用差分信号传输数据，即D+和D-两根数据线之间的电压差表示逻辑1或逻辑0。
数据链路层负责数据的传输和错误检测，使用差分信号可以有效地减少噪声和干扰。
然后是传输层，USB支持多种传输模式，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。
控制传输用于设备的配置和管理，批量传输用于大量数据的传输，中断传输用于实时的事件通知，等时传输用于音频和视频等对实时性要求较高的数据传输。
最后是应用层，USB设备通过描述符来定义自己的功能和属性。
描述符包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符等。
应用层通过与设备的通信来实现数据的读取和写入。
总结一下，USB的工作原理是通过物理层的连接和差分信号传输数据，数据链路层负责数据传输和错误检测，传输层支持多种传输模式，应用层通过描述符定义设备的功能和属性。
USB的优点是高速、热插拔、通用性强，广泛应用于各种设备中，为人们的生活和工作带来了便利。
实验十五 USB 摄像头驱动和应用实验
2.3 视频捕获函数与其捕获线程
int CCameraCode::StartStreaming (HDC hdc, RECT *prect, WORD wFormat, WORD wFrame, DWORD dwInterval) { PTHREADSTRUCT pThd = (PTHREADSTRUCT)LocalAlloc (LPTR, sizeof (THREADSTRUCT)); if (!pThd) return ERROR_NOT_ENOUGH_MEMORY; // Load parameter passing struct pThd->wFormat = wFormat; pThd->wFrame = wFrame; pThd->rect = *prect; pThd->dwInterval = dwInterval; pThd->hdc = hdc; pThd->pCamercode =this;
2
USB 设备的识别过程，包括 USB 总线枚举过程、设备类配置过程等。而 USB 的通信过 程，则按层次依次分为信号层、协议层和数据传输层进行。下面分别对上述过程进行描述。 数据传输层 接 协议层 USB 主机 信号层 USB 总线接口 端 点 口
逻辑通信
物理通信
图 2 USB 通信的逻辑结构
a) USB 设备的识别过程： 总线枚举过程： 当一个新的 USB 设备接入集线器（HUB）的某个端口上，集线器就会通过“状态改变管 道”向 USB 主机（USB Host）报告新的设备的接入。主机询问集线器确认新设备的接入后， 等待一段时间后，向端口发出复位命令并使能该端口。 在端口复位完毕后，该端口就有效了，此时 USB 设备出于默认状态，地址为 0。接着主 机给设备分别一个唯一的地址，设备进入有地址状态。 主机从设备中读取所有配置描述符，并且根据读取的配置描述符为设备指定一个配置。 这样设备就可以得到所需要的电量和其他资源，设备已经准备就绪。 设备类配置： 总线枚举完毕后，从设备的角度讲，它已经可以正常工作了，但是主机尚未为该设备的 不同接口分配具体的客户端驱动程序。 因此此时主机端协议软件找到设备中每个接口所需要 的驱动程序，然后驱动程序从接口的选择设置中选出最合适的，为接口中端点创建管道。 如此完成所有接口的配置，设备的配置过程就彻底完成了。USB 设备就像非 USB 设备一 样传输数据了。 USB 通信原理 USB 的通信就是指 USB 设备与 USB 主机之间的通信。物理上，总线上的设备通过一条物 理连线和主机通信，所有的设备共享这个物理链路。逻辑上，主机给每个设备提供了一条逻 辑的连接，每个设备都有这样一条点对点的连接。 为了细化 USB 的通信机制，协议开发者采用了分层的概念。USB 通信逻辑上分成三层： 信号层、协议层和数据传输层。 信号层用来传输位信息流的信息，在这里传输的数据称为包（Packet） ；协议层用来实 现包字节流的信息，它们在信号层被编码成 NRZI 位信息传送出去，这里的包信息流称为事 务处理（Transaction） ；数据传输层用来实现在功能接口间传输有一定意义的信息， 这些信 息在协议层被打包为包格式，这里的信息流称为传输（Transfer） 。下面分析各个层次进行 数据传输I CCameraCode::ReadFrameThread (PVOID pArg) { int rc = 0; BOOL f; DWORD dwBytes; THREADSTRUCT Thd; FORMATPROPS fmtData; int nFrameCnt = 0; DWORD dwTick = 0; DWORD dwErr = 0; if (!pArg) return -1; // Copy over params Thd = *(PTHREADSTRUCT)pArg; CCameraCode *pCameracode=(CCameraCode*)Thd.pCamercode; LocalFree (pArg); rc = pCameracode->GetFormatInformation (Thd.wFormat, Thd.wFrame, &fmtData); if (rc) return rc; // Initialize the conversion library rc =pCameracode->pMjpe2bmp-> InitDisplayFrame (NULL); RECT rect; if ((Thd.rect.right == 0) && (Thd.rect.bottom == 0)) SetRect (&rect, Thd.rect.left, Thd.rect.top, Thd.rect.left + fmtData.dwWidth, Thd.rect.top + fmtData.dwHeight); else rect = Thd.rect; // Parameters needed to start a stream STARTVIDSTRUCT svStruct; dwBytes = 0; svStruct.cbSize = sizeof (STARTVIDSTRUCT); svStruct.wFormatIndex = Thd.wFormat; svStruct.wFrameIndex = Thd.wFrame; svStruct.dwInterval = Thd.dwInterval; svStruct.dwNumBuffs = NUMBUFFS; svStruct.dwPreBuffSize = PREBUFFSIZE; svStruct.dwPostBuffSize = 0; // Start the video stream f = DeviceIoControl ( pCameracode->hCam, IOCTL_CAMERA_DEVICE_STARTVIDEOSTREAM, (LPVOID)&svStruct, sizeof (STARTVIDSTRUCT), 0, 0, &dwBytes, NULL); if (f) { GETFRAMESTRUCT gfsIn;
linuxusb免驱摄像头模块原理
linuxusb免驱摄像头模块原理
LinuxUSB免驱摄像头模块是一种基于Linux操作系统的摄像头驱动程序，它可以让您的Linux系统识别并使用USB摄像头，而无需安装任何额外的驱动程序。
该模块基于Linux Kernel V4L2框架，它可以通过内核接口访问USB 摄像头设备，并将摄像头的数据存储在内存中。
由于Linux操作系统本身就具有广泛的硬件兼容性，所以这个模块可以识别大多数市面上的USB摄像头。
LinuxUSB免驱摄像头模块的原理是通过USB总线协议与USB摄像头进行通信，获取摄像头的数据，并将其转换为视频流。
这些视频流可以用于各种应用程序，比如视频聊天、监控等。
该模块支持多个摄像头同时工作，可以通过设备文件在用户空间程序中调用。
另外，由于它是基于Linux Kernel V4L2框架，所以您可以轻松地扩展和定制它，以满足特定的需求。
总之，LinuxUSB免驱摄像头模块为Linux系统提供了一个简单而强大的解决方案，使它可以识别、控制和使用各种USB摄像头，从而扩展了Linux在视频处理方面的应用领域。
USB摄像头的工作原理
USB摄像头的工作原理2010-04-06 15:03摄像头的工作原理摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。
注1：图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。
光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。
注2：数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信号参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。
DSP结构框架:1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器)2. JPEG encoder(JPEG图像解码器)3. USB device controller(USB设备控制器)四、摄像头的主要结构和组件从摄像头的工作原理就可以列出摄像头的主要结构和组件：1、主控芯片（详情请参阅：《影响摄像头的关键元器件是什么？》）2、感光芯片（详情请参阅：《影响摄像头的关键元器件是什么？》）3、镜头（详情请参阅：《影响摄像头的关键元器件是什么？》）4、电源摄像头内部需要两种工作电压：3.3V和2.5V，因此好的摄像头内部电源也是保证摄像头稳定工作的一个因素。
五、摄像头的一些技术指标1、图像解析度/分辨率(Resolution)：●SXGA(1280 x1024)又称130万像素●XGA(1024 x768)又称80万像素●SVGA(800 x600)又称50万像素●VGA(640x480)又称30万像素(35万是指648X488)●CIF(352x288) 又称10万像素●SIF/QVGA(320x240)●QCIF(176x144)●QSIF/QQVGA(160x120)2、图像格式(image Format/ Color space)RGB24,I420是目前最常用的两种图像格式。
usb高清摄像头方案
USB高清摄像头方案简介USB高清摄像头方案是一种基于USB接口的摄像头解决方案，可以通过USB接口连接到计算机或其他设备，提供高清图像和视频捕捉功能。
USB摄像头方案广泛应用于视频会议、在线教育、安防监控、电子游戏等领域。
本文将介绍USB高清摄像头方案的基本原理、硬件配置和软件开发要点，以帮助读者了解和使用USB高清摄像头方案。
基本原理USB高清摄像头方案的基本原理是通过摄像头模块采集图像数据，然后将数据传输到计算机或其他设备。
以下是USB高清摄像头方案的基本工作流程：1.摄像头采集图像数据：摄像头模块使用光学元件和图像传感器来采集环境中的图像数据。
摄像头模块通常包括镜头、光圈、快门等组件，用于实现对图像的调节和控制。
2.图像压缩和编码：采集到的图像数据通常比较庞大，需要进行压缩和编码以减小数据量。
常用的图像压缩和编码算法包括JPEG、H.264等。
B传输：压缩和编码后的图像数据通过USB接口传输到计算机或其他设备。
USB接口提供了高速数据传输能力，可以满足高清摄像头方案的数据传输需求。
4.数据解码和处理：计算机或其他设备接收到图像数据后，需要进行解码和处理。
解码将压缩和编码后的数据转换回原始图像数据，然后可以进行后续的图像处理和应用开发。
硬件配置USB高清摄像头方案的硬件配置包括摄像头模块、驱动电路和USB接口电路。
摄像头模块摄像头模块是实现图像采集功能的关键组件。
摄像头模块的选型应根据实际需求考虑分辨率、像素大小、光圈、焦距、帧率等参数。
常用的摄像头模块包括CMOS和CCD摄像头模块，其中CMOS摄像头模块具有低功耗、低成本和高速度的优势，被广泛应用于USB高清摄像头方案中。
驱动电路驱动电路用于控制和驱动摄像头模块。
驱动电路通常包括信号放大电路、滤波电路、时钟电路、电源管理电路等。
驱动电路的设计需要考虑摄像头模块的接口和特性，以确保良好的图像质量和稳定性。
USB接口电路USB接口电路用于将图像数据传输到计算机或其他设备。
USB摄像头工作原理讲解
USB摄像头工作原理讲解USB摄像头是一种利用USB接口进行数据传输的摄像设备，它与电脑或其他设备连接后可以实时捕捉图像或视频，并将数据传输到计算机上进行处理或存储。
下面将从硬件和软件两个方面对USB摄像头的工作原理进行详细讲解。
一、硬件方面2.镜头系统：用于调整摄像头对光的敏感程度和焦距，决定成像质量。
镜头通常由多个透镜组成，可以通过调节距离和焦距来实现对焦调节。
3.图像处理芯片：负责对传感器捕捉到的数据进行处理和编码，然后传输给计算机。
处理芯片可以进行图像增强、降噪、图像压缩等功能，也可以支持自动对焦、自动曝光等功能。
B接口：USB摄像头通过USB接口与计算机连接。
USB接口是一种通用的接口标准，可以提供较高的传输速度和稳定性。
在连接时，USB摄像头会向计算机发送设备ID和USB视频类（UVC）标准请求，以与计算机建立通信。
二、软件方面1.驱动程序：USB摄像头连接到计算机后，需要安装相应的驱动程序。
驱动程序是用来与操作系统进行通信，使计算机可以识别摄像头并传输、处理图像数据。
目前大多数操作系统都支持USB摄像头驱动，所以插上摄像头后通常会自动安装对应的驱动程序。
2.视频采集：摄像头通过驱动程序向操作系统申请视频流数据的采集，操作系统通过USB接口接收并缓存数据。
采集到的数据以图像帧格式存放，一般包括图像的宽度、高度、颜色空间等信息。
3.图像处理和编码：接收到视频流数据后，操作系统会将数据传输给摄像头的处理芯片进行图像处理。
处理芯片可以对图像进行增强、降噪等处理，并将处理后的图像编码为JPEG、H.264等格式进行传输和存储。
4.图像传输和显示：处理后的图像数据通过USB接口传输给计算机，计算机接收到数据后可根据需要进行存储或传输至应用软件进行显示。
通常情况下，计算机上会安装相应的视频通信软件或应用程序，可以通过这些软件进行实时视频通话、拍照、录制等操作。
总结起来，USB摄像头通过图像传感器捕捉光信号，经过镜头系统调整焦距和敏感度，然后通过处理芯片进行图像处理和编码，最后数据通过USB接口传输给计算机进行处理和显示。
USB工作原理
USB工作原理USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于连接电脑与外部设备的通信接口标准。
它的出现极大地简化了设备的连接和使用，成为现代计算机领域中最常见的接口之一。
USB接口广泛应用于计算机、手机、平板电脑、打印机、摄像头、音频设备等各种设备上。
USB工作原理主要涉及USB的物理层、数据链路层和传输层。
1. 物理层：USB接口通常采用A型和B型两种连接方式。
A型接口用于主机端，B型接口用于设备端。
物理层的主要任务是提供可靠的电气特性和机械连接。
USB接口使用四根线缆进行数据传输，包括两根用于数据传输的数据线（D+和D-），一根用于提供电源的VCC线，以及一根用于接地的GND线。
2. 数据链路层：数据链路层负责将数据以块的形式传输，并提供差错检测和纠正功能。
在USB 中，数据以帧的形式进行传输。
每个帧由同步标记、帧头、有效数据和CRC校验码组成。
同步标记用于同步接收端和发送端的时钟，帧头包含了帧的起始和结束标记，有效数据是实际传输的数据，CRC校验码用于检测数据传输过程中的错误。
3. 传输层：传输层主要负责管理和控制数据的传输。
USB定义了四种传输方式：控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。
控制传输用于设备的控制和配置，批量传输适用于大量数据的传输，中断传输适用于实时性要求较高的设备，等时传输适用于对延迟要求非常高的设备。
USB工作原理的具体流程如下：1. 主机检测设备：当设备插入USB接口时，主机会检测到设备的连接，并为设备分配一个唯一的地址。
2. 配置设备：主机通过控制传输与设备进行通信，配置设备的参数和功能。
3. 数据传输：根据设备的需求和主机的控制，进行相应的数据传输。
数据传输可以是主机向设备发送数据，也可以是设备向主机发送数据。
4. 错误检测和纠正：USB在数据链路层使用CRC校验码来检测和纠正传输过程中的错误，确保数据的可靠性。
5. 断开连接：当设备拔出时，主机会检测到设备的断开，并释放设备所占用的资源。
usb视频采集方案
USB视频采集方案1. 引言USB视频采集是一种常见的技术，用于将视频信号从摄像头、录像机等设备中采集到计算机上。
本文将介绍USB视频采集的基本原理、硬件设备和软件方案。
2. USB视频采集原理USB视频采集的原理是通过USB接口将视频信号传输到计算机。
具体步骤如下： 1. 摄像头或录像机将视频信号转换成数字信号。
2. USB视频采集设备将数字信号通过USB接口传输给计算机。
3. 计算机接收到数字信号后，可以通过相应的驱动程序将视频信号解码并显示出来。
3. 硬件设备USB视频采集所需的硬件设备主要包括摄像头/录像机和USB视频采集器。
3.1 摄像头/录像机摄像头/录像机是USB视频采集的输入设备，用于捕捉视频信号。
市面上有各种不同类型的摄像头和录像机可供选择，如普通USB摄像头、高清摄像头、网络摄像头等。
选择合适的设备取决于需求和预算。
3.2 USB视频采集器USB视频采集器是连接计算机和摄像头/录像机的中间设备，起到信号转换和传输的作用。
USB视频采集器通常具有一个或多个视频输入接口和一个USB输出接口。
常见的USB视频采集器品牌有希捷、羚羊等。
4. 软件方案USB视频采集所需的软件方案主要分为驱动程序和视频采集软件两部分。
4.1 驱动程序USB视频采集设备通常需要安装相应的驱动程序才能在计算机上正常工作。
驱动程序负责将视频信号解码并传递给操作系统。
大多数USB视频采集设备都附带了驱动程序光盘，用户只需按照提示安装即可。
4.2 视频采集软件为了能够从USB视频采集设备中获取视频信号并进行操作，用户还需要安装视频采集软件。
视频采集软件通常具有以下功能： - 实时预览：可以在计算机上实时查看摄像头/录像机捕捉到的视频信号。
- 录制功能：可以将视频信号录制为视频文件，并保存到计算机硬盘上。
- 后期处理：可以对视频进行编辑、剪辑、添加特效等操作。
常见的视频采集软件有Adobe Premiere、Final Cut Pro等。
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目录
1、简介 2、分类 3、工作原理 4、结构和组件 5、技术指标 6、发展趋势
一、简介
1.0常规介绍 2.0技术介绍
一、简介
1.0常规介绍 摄像头(CAMERA)又称为电脑像机、电脑眼等，它作为 一种视频入设备，在过去广泛地应用于视频会议、远程医疗、 实时监控等方面。 近年以来，随着互联网技术的发展，网络速度的不断提高，再 加上感光成像器件技术的日渐成熟并大量用于摄像头的产品 制造上，使得它们的价格低到可以令普通老百姓可以接受消 费水平。同时这两年CAMERA被广泛应用于MOBILE PHONE，这样一来,更加促进了感光成像技术的进一步提高， 如:30万像素，130万像素，200万像素，300万像素等。
景物 (SCE)
LENS
图像传感器 (SENSOR)
A/D(COM S无)
数字信号处理芯 片(DSP)
I/O
电脑 (PC)
DISPLA件与结构
3017镜头(LENS)
四、组件与结构
1.0 LENS （镜头） 一般CAMERA的镜头结构是有几片透镜组成，分有塑胶透 镜(PLASTIC)和玻璃透镜(GLASS), 通常CAMERA 用的镜头结构有： 1P,2P,1G1P,1G3P,2G2P,4G等。透镜越多，成本越高；玻 璃透镜比塑胶透镜贵，但是玻璃透镜的成像效果比塑胶透镜 的成像效果要好。目前市场上针对 MOBILE PHONE 配置的CAMERA 以 1G3P （1 片玻璃透 镜和3 片塑胶透镜组成）为主，目的是降低成本。
二、分类
1.0DIGITAL CAMERA数字式 2.0DIGITAL STILL CAMERA模拟式
二、分类
1.0DIGITAL CAMERA数字式 数字摄像头是直接将摄像单元和视频捕捉单元集成在一起，然后通过 串、并口或USB接口连接到HOST SYSTEM上，现在CAMERA市场上的 摄像头基本以数字式为主，而数字摄像头中又以新型数据传输接口的 USB数字摄像头为主(独立)，在手机和电脑上主要是直接通过 IO(BTB/USB/MINI/ USB…)与HOST SYSTEM连接，经过SYSTEM的编 辑后以数字信号输出到DISPLAY上显示。目前CAMERA市场上主流的 CAMERA都是DIGITAL CAMERA。
四、组件与结构 CMOS传感器
四、组件与结构
7670传感器(SENSOR)
四、组件与结构
2.0 SENSOR （图象传感器） 图像传感器（ SENSOR
）是一种半导体芯片， 其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电 二极管受到光照射时，就会产生电荷。 目前的SENSOR类型有两种： CCD （ Charge Couple Device)，电荷耦合器件 CMOS （Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属氧化物
二、分类
2.0SIMULANT CAMERA模拟式 模拟摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号， 进而将其存储到SYSTEM MEMORY里。模拟摄像头捕捉到的视频信号 必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后 才可以转换到HOST SYSTEM上运用，经过HOST SYSTEM 的编辑， 通过DISPLAY显示和输出。
三、工作原理
1.0工作原理 摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到 图像传感器(SENSOR)表面上，然后转为电信号，经过A/D(模/数)转换后 变成数字图像信号，再送到数字处理芯片(DSP)中加工处理，再通过I/O 接口传输到电脑中进行处理后，再通过显示屏(DISPLAY)就可以看到图 像了。 工作原理方框图
三、工作原理
1.0GENERAL DESCRIP原理 2.0SYSTEM SHOW
摄像头主要由镜头、影像传感器（主要是CCD/CMOS器件）、DSP等组成，被摄物体经过镜头聚焦至CCD 上，CCD由多个X-Y纵横排列的像素点组成，每个像素都由一个光电二极管及相关电路组成，光电二极 管将光线转变成电荷，收集到的电荷总量与光线强度成比例，所积累的电荷在相关电路的控制下，逐点 移出，经滤波、放大，再经过DSP处理后形成视频信号输出。
一、简介
2.0技术介绍
2.0 Technology of presentation 技术介绍 General Description 简介 The camera module is a sensors on board module designed for mobile application where low power consumption and small size are of utmost importance. Proprietary sensor technology utilizes advanced algorithms to cancel Fixed Pattern Noise (FPN), eliminate smearing, and drastically reduce blooming. All required camera functions are programmable through the Serial Camera Control Bus (SCCB ) interface. The device can be programmed to provide image output in various fully processed and encoded formats.Application PC Camera/ Dual Mode, and Cellular phones Video conference equipment, Machine vision, Security camera, Biometrics, Digital Still Cameras