隨著社會的進步，人們對自身形象愈加重視，化妝成為女性一門必修課。如何選擇合適的化妝品對于不少女性來說是一項難題。近幾年針對該問題提出了多種虛擬試妝解決方案。包括通過瀏覽器進行本地與遠程服務器交互方案及使用Visual C++開發上位機軟件[1]等。
以Altera公司的SoPC技術和Linux操作系統為基礎，設計了一款嵌入式虛擬試妝系統。該系統在SD卡中存儲信息，通過攝像頭采集用戶面部圖像，用戶可通過觸摸屏瀏覽、選擇商品對影像進行上妝，并查看試妝效果，最終達到選購化妝品的目的。系統具有體積小巧、方便易用等特點，適合于各種商場的化妝品柜臺。
1 系統總體結構設計
系統以DE2-70為核心板，外接PS2鍵盤錄入信息，通過擴展口分別接入LTM觸摸屏和D5M 500萬像素攝像頭。為使用Linux操作系統，構建了基于帶MMU的Nios II處理器的SoPC。通過SDRAM運行內核和RAM文件系統，使用SSRAM作為顯示緩存，將硬件編程代碼燒入EPCS，而將壓縮的內核、文件系統與引導代碼一起燒入Flash。系統采用Altera大學計劃IP中的PS2 Controller和Video IPs分別管理PS2接口和觸摸屏的顯示部分，自行編寫硬件模塊實現觸摸屏的配置、攝像頭采集和SSRAM多路復用。此外，系統還使用SPI模式管理SD/MMC卡以及第三方IP管理網絡物理芯片。系統結構框圖如圖1所示。
2 系統硬件設計
2.1 運行Linux的最小系統搭建
Linux操作系統對SoPC系統的構建有特殊要求，包括帶MMU處理器設置、全功能定時器啟用、通信終端設定等。表1總結了基于Linux系統所需要添加的SoPC組件以及關鍵設置[2]。
2.2 影像采集和存儲方案設計
圖2所示為本系統使用的影像采集和存儲方案。在SoPC系統外，通過Cam_CFG_CAP模塊配置和采集攝像頭數據，經由SSRAM_WRITE模塊合成指定格式數據并生成SSRAM寫時序送入SSRAM_2PORT進行仲裁；SSRAM_2PORT既接收SSRAM_WRITE的數據寫入SSRAM的指定區域，又允許SSRAM Controller訪問SSRAM獲取相應數據。

(1)SSRAM_WRITE
該模塊分別提取Cam_CFG_CAP傳入RGB分量的高5、6、5 bit數據，拼接成16 bit數據，讀入兩個像素合成32 bit，同時生成對應的21 bit SSRAM地址，將其傳遞給SSRAM_2PORT。
(2)SSRAM_2PORT
該模塊對來自SoPC系統的SSRAM控制器和SSRAM_WRITE的讀寫請求做出仲裁。在CPU讀請求有效期間，SSRAM_2PORT模塊讀取SSRAM中的數據發送給Avalon總線；超出讀請求有效期則接收SSRAM_WRITE模塊圖像數據寫入SSRAM。在該模塊中添加兩個DCFIFO分別作為實時圖像數據及其對應地址的緩沖空間，實現不同時鐘域的數據同步。
3 系統軟件設計
3.1 開發包修改及內核配置
系統采用NiosWiki社區發布的nios2-linux-20090929.tar內核開發包作為軟件開發基礎。SoPC系統構建好后，通過“sopc-create-header-files --single custom_fpga.h”生成自定義硬件對應的C語言頭文件，將該文件拷貝到“nios-linux/linux-2.6/arch/nios/include/asm/”路徑中。開發包通過custom_fpga.h和nios.h兩個文件中的宏定義管理SoPC組件與Linux內核驅動代碼對設備的映射，同時通過config.c文件內置了大量設備的驅動支持，由內核配置生成的config.h文件和nios.h以及custom_fpga.h共同控制。圖3所示為這三個文件之間的關系。

linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）

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