嵌入式數(shù)字?jǐn)z像機(jī)配置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、嵌入式數(shù)字?jǐn)z像機(jī)配置系統(tǒng)設(shè)計(jì)本文以basler a202k面陣ccd攝像機(jī)的配置為目標(biāo)設(shè)計(jì)攝像機(jī)配置系統(tǒng)。basler公司提供了2種攝像機(jī)配置計(jì)劃：一是利用該公司提供的攝像機(jī)配置軟件cct+(camera configuration tool plus)，二是利用該公司提供的二進(jìn)制配置指令，由用戶編程實(shí)現(xiàn)。本文采納二進(jìn)制配置指令，通過設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)配置攝像機(jī)。該攝像機(jī)的二進(jìn)制配置指令幀格式如下：起始字 描述字 數(shù)據(jù)段 bcc 結(jié)束字bcc是塊檢查字(block check character)，需要由用戶計(jì)算。此外還有測(cè)試圖像指令、挑選啟動(dòng)點(diǎn)，視頻輸出格式挑選、水平binning和豎直bin

2、ning等指令。攝像機(jī)配置和攝像機(jī)特性的關(guān)系為：aoi(area of interesting)用于局部掃描的控制，binning用于辨別率的控制，定時(shí)器用于曝光時(shí)光的控制等。1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理設(shè)計(jì)的攝像機(jī)配置系統(tǒng)所在的圖像處理系統(tǒng)框架。其中rs232和rs644是控制通道所用的協(xié)議，即攝像機(jī)配置系統(tǒng)的通道；lvds和camera link是數(shù)據(jù)通道用到的協(xié)議。按照所在系統(tǒng)的通道協(xié)議和攝像機(jī)的配置指令，同時(shí)考慮到須要的人機(jī)交互，設(shè)計(jì)了攝像機(jī)配置系統(tǒng)3大模塊：數(shù)據(jù)處理模塊，對(duì)二進(jìn)制配置指令舉行須要的處理；通信模塊，通過rs232串口收發(fā)攝像機(jī)配置指令；人機(jī)接口模塊，用于對(duì)攝像機(jī)配置的調(diào)整更改以及

3、配置參數(shù)的顯示。此外還有支持處理器工作的時(shí)鐘、電源等。系統(tǒng)的工作原理為：處理器接收數(shù)據(jù)輸入，按照接收到的輸入執(zhí)行相應(yīng)的操作，通過串口讀寫配置指令，從而達(dá)到對(duì)攝像機(jī)的配置調(diào)整，并按照需要顯示配置參數(shù)。2 硬件設(shè)計(jì)因?yàn)楦叩男詢r(jià)比，廣泛應(yīng)用于信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以at89c51ac2單片機(jī)為處理器，以撥碼開關(guān)、鍵盤陣列為調(diào)整輸入，以數(shù)碼管作為顯示輸出。同時(shí)利用了鍵盤顯示芯片intel 8279簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。串口芯片選用max232a。系統(tǒng)工作時(shí)鐘為11.059 2 mhz，囫圇系統(tǒng)采納+5 v單電源供電。以下介紹開關(guān)、鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì)和功能分配；串口電路和其他電路為

4、單片機(jī)系統(tǒng)的常規(guī)電路，故此從略。2.1 開關(guān)電路利用單片機(jī)p1口的挺直輸入輸出功能，接開關(guān)和，單片機(jī)復(fù)位時(shí)，p1口皆為高電平，常態(tài)為高電平，led不亮。當(dāng)某一開關(guān)接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的p1.i口被拉成低電平，對(duì)應(yīng)的led亮。2.2 鍵盤顯示電路intel 8279有鍵盤處理和自動(dòng)顯示功能。在8279內(nèi)部有2個(gè)ram：一是鍵盤fifo堆棧ram，具有自動(dòng)消顫動(dòng)和雙鍵互鎖功能；另一個(gè)是顯示ram，最多可為16個(gè)數(shù)碼管提供ram。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需要用到6個(gè)數(shù)碼管，因此需要擴(kuò)展8279的掃描輸出線。選用38譯碼器74ls138來擴(kuò)展，同時(shí)設(shè)8279的工作方式為外部譯碼方式。因?yàn)?279的驅(qū)動(dòng)能力較弱，采納74ls

5、06驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管編號(hào)為d0d5。d0和d5分離表示顯示數(shù)據(jù)的最低位和最高位，其余類推。3 軟件設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的總體思想如下：首先對(duì)單片機(jī)和8279舉行初始化，然后通過單片機(jī)，把不需要調(diào)節(jié)的指令送到攝像機(jī)對(duì)攝像機(jī)舉行控制；再寫進(jìn)另一部分指令，先給一定的初值，送到攝像機(jī)，可以按照需要隨時(shí)通過鍵盤舉行調(diào)節(jié)，這部分指令向來存儲(chǔ)于單片機(jī)的ram。然后單片機(jī)不斷查詢鍵盤和開關(guān)，一旦有動(dòng)作，就調(diào)用與動(dòng)作相對(duì)應(yīng)的子程序舉行相應(yīng)的處理。3.1 存儲(chǔ)單元的分配at89c51ac2內(nèi)部有256 b的片內(nèi)ram，其中有一半為特別寄存器，剩下的另一半可供用戶自由用法。128 b的ram不能存儲(chǔ)全部的攝像機(jī)配置指令。為簡(jiǎn)化

6、電路，硬件電路不外接ram，系統(tǒng)采納分時(shí)復(fù)用策略用法這128 b的ram。ram的分配如下：00h到07h是寄存器r0到r7。08h到0fh用以傳送開關(guān)指令和暫存從攝像機(jī)讀回的指令；10h到15h用以暫存經(jīng)過調(diào)節(jié)要傳送給8279的顯示ram的數(shù)據(jù)；16h到18h用以暫存從指令幀中提取的數(shù)據(jù)；19h到1ch用以暫存指令數(shù)據(jù)的上下限。20h之后的ram，用以存放常常調(diào)節(jié)的攝像機(jī)配置指令。3.2 數(shù)據(jù)處理3.2.1 顯示預(yù)處理從攝像機(jī)讀回的指令中提取的指令值在寫進(jìn)8279顯示ram之前要做一定的調(diào)節(jié)。為簡(jiǎn)化程序，在顯示子程序中，數(shù)據(jù)的顯示代碼(共陰極)只列了從00h到0fh的16個(gè)。而指令值的一個(gè)字

7、可以是00fh到ffh中的隨意一個(gè)，從10h到ffh的數(shù)值必需轉(zhuǎn)換為00h到0fh的組合來顯示，如ffh一個(gè)字變?yōu)閮蓚€(gè)字：0fh和0fh。3.2.2 數(shù)據(jù)判限和計(jì)算對(duì)于大部分的攝像機(jī)配置指令，數(shù)據(jù)段的值惟獨(dú)在一定的范圍內(nèi)或是一定值的組合時(shí)才是有效的。但是攝像機(jī)本身并不執(zhí)行這些數(shù)據(jù)限制的檢查。這項(xiàng)功能由軟件編程實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)計(jì)算包括數(shù)據(jù)值的加一操作和數(shù)據(jù)值的減一操作。3.2.3 bcc計(jì)算bcc是指令幀中的描述字段和數(shù)據(jù)段的按位異或和(xor)，需要在數(shù)據(jù)處理中計(jì)算。3.3 人機(jī)接口人機(jī)接口的軟件設(shè)計(jì)主要是8279的3個(gè)基本程序：一是8279初始化程序，二是顯示程序，三是鍵盤處理程序。初始化程序主要

8、是送入各種指令字，給8279送鍵盤顯示方式指令、分頻系數(shù)指令和清除指令等，在主程序的初始化部分被調(diào)用。顯示程序和鍵盤處理程序在主程序的按鍵查詢部分被調(diào)用。3.4 串口通信在ram中開拓發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，首址為feedback(開關(guān)操作實(shí)現(xiàn))和comdata(鍵盤操作實(shí)現(xiàn))，接收數(shù)據(jù)的首地址為feedback(與發(fā)送分時(shí)復(fù)用)。用r0存儲(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)送的地址；用r1存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；用r2存儲(chǔ)待發(fā)送數(shù)據(jù)的地址；用r3存儲(chǔ)待發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。單片機(jī)把數(shù)據(jù)從接收緩沖器中讀出和把數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器。通過檢測(cè)是ri置位，還是ti置位來打算單片機(jī)是舉行發(fā)送操作還是舉行接收操作。發(fā)送和接收都是通過調(diào)用相應(yīng)的子程序來完成。4 試驗(yàn)結(jié)果本文的設(shè)計(jì)在 dxp(硬件設(shè)計(jì))和偉福編譯器上(軟件設(shè)計(jì))實(shí)現(xiàn)。利用本文設(shè)計(jì)的攝像機(jī)配置系統(tǒng)結(jié)合試驗(yàn)室研制的圖像采集處理器實(shí)現(xiàn)了對(duì)baslera202k面陣ccd攝像機(jī)的實(shí)時(shí)參數(shù)配置調(diào)整，為采集高質(zhì)量的實(shí)時(shí)圖像提供了有力的保證，滿足了工程的應(yīng)