機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)研究畢業(yè)論文設(shè)計(jì)x

1、西南科技大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)論文題目： 機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)研究 系 別： 機(jī)電工程系專 業(yè)： 自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)奉獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解XX大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的規(guī)定，即：

2、按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽效勞；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的局部或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)研究摘 要現(xiàn)實(shí)生活和工業(yè)生產(chǎn)中，具有視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越多，本文目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一個(gè)基于嵌入式微處理器ARMS3C2440與CMOS構(gòu)建的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，完成高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)采集功能及星形圖形的識(shí)別。論文重點(diǎn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了探索和設(shè)計(jì)，構(gòu)造了一種基于ARMOV7725的圖像采集系統(tǒng)方案，通過(guò)ARM處理器、

3、OV7725圖像傳感器、及LCD顯示器構(gòu)成整個(gè)圖像采集系統(tǒng)的硬件局部，并通過(guò)相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，最終實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)采集和識(shí)別功能。關(guān)鍵詞: 圖像采集 識(shí)別 ARM處理器 OV7725 Robot Vision Recognition SystemAbstractIn real life, and industrial production, a robot with a visual identification system used more and more and more, this goal is to design a microprocessor-based em

4、bedded ARM (S3C2440) and CMOS image data acquisition system built to complete the high-quality The image data acquisition and star identification graphics.Paper focuses on the general scheme of image data acquisition system are explored and the design, construction which is based on ARM + OV7725 ima

5、ge acquisition system, through the ARM processor, OV7725 image sensor, and LCD monitor system constitutes the entire image acquisition hardware, and through Completion of the appropriate software to control the whole system, and ultimately the image data acquisition and recognition.Keywords: ARM pro

6、cessor OV7725 image acquisition Recognition目錄第一章緒論1背景11.2 意義11.3 總結(jié)1第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1系統(tǒng)處理器選擇1圖像傳感器的選擇1系統(tǒng)方案1第三章 硬件設(shè)計(jì)13.1 S3C2440處理器13.2 ARM處理器與OV7725圖像傳感器接口設(shè)計(jì)13.3 ARM處理器與液晶屏接口13.4 本章小節(jié)1第四章 軟件設(shè)計(jì)14.1 圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)14.2 相機(jī)程序14.3 相機(jī)接口程序設(shè)計(jì)14.4 OV7725圖像傳感器模塊14.5 LCD顯示模塊1源代碼文件說(shuō)明14.7 圖形識(shí)別的算法1本章小節(jié)1第五章 系統(tǒng)調(diào)試優(yōu)化15.1 優(yōu)缺點(diǎn)

7、15.2 實(shí)物圖1致謝1參考文獻(xiàn)1第一章 緒論背景 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，機(jī)器人的研究取得了長(zhǎng)足的開(kāi)展，從論文發(fā)表和成果報(bào)道來(lái)看，視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人已成為機(jī)器人領(lǐng)域目前最引人注目的拘束熱點(diǎn)。從2000年起，IEEE每年召開(kāi)視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人專題的學(xué)術(shù)會(huì)議Int.conf.on Humanoid Robots，學(xué)術(shù)期刊Int.J.ofhumanoid Robotics也于2004年創(chuàng)刊。視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人的研究論文也頻見(jiàn)于機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域其它學(xué)術(shù)刊物，這些都說(shuō)明視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人座位機(jī)器人學(xué)的一個(gè)重要分支，已經(jīng)受到學(xué)界的充分重視目前世界各國(guó)都在開(kāi)展，日本的視覺(jué)識(shí)別機(jī)器人研究在企業(yè)界的大力支持下開(kāi)展較快，無(wú)論從羨慕數(shù)量

8、或是研究成果看，都占據(jù)著明顯的領(lǐng)先地位，此外，美英德韓也都在開(kāi)展相關(guān)研究。.機(jī)器人視覺(jué)對(duì)于智能機(jī)器人就相當(dāng)于眼睛和人的關(guān)系一樣，為了使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化，那么必須讓機(jī)器人具有感知功能，是機(jī)器人能夠“看到周?chē)澜纾谝淮I(yè)機(jī)器人由于沒(méi)有視覺(jué)系統(tǒng)，只能按照預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作往返操作，一旦工作環(huán)境變化，機(jī)器就不能勝任工作，因?yàn)闊o(wú)法感知周?chē)h(huán)境和工作對(duì)象的情況，因此對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，視覺(jué)系統(tǒng)是必不可少的，所以對(duì)于圖像采集的研究和探索那是絕對(duì)不可少的。且隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，更高速，更可靠，更低本錢(qián)成為各種技術(shù)開(kāi)發(fā)的要求。圖像采集與處理技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)要求也越來(lái)越高，設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)圖像采集與圖像處理一體化

9、，結(jié)構(gòu)緊湊，并能有效降低本錢(qián)的專用圖像處理系統(tǒng)，將具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景，這種系統(tǒng)具有安裝方便、配置靈活，便于攜帶等突出優(yōu)點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入嵌入式產(chǎn)品時(shí)代，嵌入式產(chǎn)品將逐漸成為行業(yè)開(kāi)展的主流，而作為這個(gè)時(shí)代的代表行產(chǎn)物ARM嵌入式微處理器的應(yīng)用將更加廣泛，ARM實(shí)業(yè)界領(lǐng)先的16/32位嵌入式RISC處理器技術(shù)供給商，占領(lǐng)了大約75%的市場(chǎng)。它可為一個(gè)完整系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供全面的技術(shù)支持，具有性能高，低本錢(qián)和能耗省等特點(diǎn)，ARM嵌入式處理器采用PCA架構(gòu)，支持大容量Fllash和ARM存儲(chǔ)器，支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，ARM的微處理器核心正迅速地在便攜通信設(shè)備、手持設(shè)備、工業(yè)控制儀器儀表，信息家電及消

10、費(fèi)類電子等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1.2 意義近年來(lái)， 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、多媒體技術(shù)的迅速開(kāi)展，圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的開(kāi)展。在智能儀器儀表和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中圖像采集占據(jù)著重要地位。傳統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)大多采用PCI圖像采集卡進(jìn)行圖像采集和微型計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行圖像處理或采用單片機(jī)作為控制核心的設(shè)計(jì)方案。采用PCI圖像采集卡的設(shè)計(jì)方案致使系統(tǒng)體積龐大、本錢(qián)高、攜帶不便，且因微型計(jì)算機(jī)總線插槽數(shù)目和采集卡通道數(shù)目有限，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)采集困難。而以單片機(jī)作為控制核心的設(shè)計(jì)方案由于單片機(jī)資源有限，實(shí)現(xiàn)圖像采集需要大量的系統(tǒng)資源和強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力，因此難以實(shí)現(xiàn)。從而提出了一種基于A

11、RM處理器的實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)采集的方案，此方案提高了系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)的采集與處理能力，整個(gè)系統(tǒng)速度快、功耗低、體積小、易于升級(jí)維護(hù)近20年來(lái)由于微電子學(xué)的進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，我國(guó)圖像據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)展，從技術(shù)背景上說(shuō)，硬件集成電路的不斷開(kāi)展和創(chuàng)新是一個(gè)重要因素。各種集成電路芯片都在朝超大規(guī)模、全CMOS化的方向開(kāi)展。微電子技術(shù)的不斷開(kāi)展尤其是微處理器的出現(xiàn)引發(fā)了圖像采集結(jié)構(gòu)的根本變革，出現(xiàn)了各種采用微處理器的圖像采集系統(tǒng)新的設(shè)計(jì)思想和新的集成電路不斷涌現(xiàn)，圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已進(jìn)入了嶄新的開(kāi)展階段，圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，如我們用的攝像機(jī)、DV等。在工業(yè)控制方面

12、，圖像采集系統(tǒng)也起著重要的作用。我國(guó)圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究成果很豐富，如基于FPGA的圖像采集系統(tǒng)、基于USB總線的圖像采集系統(tǒng)、基于ARM的圖像采集系統(tǒng)等。并且這些圖像采集系統(tǒng)大量應(yīng)用于機(jī)械、電子 、安防、化工、探測(cè)、偵查等領(lǐng)域。而基于ARM的圖像采集系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用還不是很多。為此，本文特別采用基于ARM微處理器的圖像采集和處理系統(tǒng)的解決方案，并對(duì)其可行性，實(shí)現(xiàn)方法以及相應(yīng)的理論進(jìn)行了深入的探討，基于ARM嵌入式平臺(tái)圖像采集與處理系統(tǒng)具有體積小，本錢(qián)低，穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)會(huì)在諸如只能交通移動(dòng)機(jī)器人，只能產(chǎn)品檢測(cè)，醫(yī)學(xué)儀器，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便攜式多媒體設(shè)備等各種應(yīng)用領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)

13、用。1.3 總結(jié)所以，綜合各方面的因素，本文提出了基于嵌入式微處理器ARMS3C2440與OV7725CMOS構(gòu)建的圖像數(shù)據(jù)采集識(shí)別系統(tǒng)，完成高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)采集功能及星形圖形的識(shí)別。以下具體介紹該系統(tǒng)的軟件硬件設(shè)計(jì)。 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)處理器選擇目前，市面上常用的芯片有單片機(jī)、FPGA、DSP、ASIC、ARM9，以下分別介紹這幾類芯片的優(yōu)缺點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)：采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)作為主控制器。AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能的51內(nèi)核的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k空間的可反復(fù)擦些1000次的Flash只讀存儲(chǔ)器，具有256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，32

14、個(gè)IO口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。且該系列的51單片機(jī)可以不用燒寫(xiě)器而直接用串口或并口就可以向單片機(jī)中下載程序。但是考慮到本系統(tǒng)要進(jìn)行圖像采集和OV7725傳感器的檢測(cè)以及LCD顯示，假設(shè)使用AT89S52可能在數(shù)據(jù)處理方面有一些缺乏，且占用CPU資源較多而使得單片機(jī)同時(shí)處理其他任務(wù)的速度和能力降低，這樣圖像采集起來(lái)速度太慢。FPGA：采用FPGA可編程邏輯門(mén)陣列作為主控制器，它可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，基于實(shí)現(xiàn)宏函數(shù)的嵌入式陣列及實(shí)現(xiàn)普通功能的邏輯陣列，提供異步的“乘積項(xiàng)或者“和項(xiàng)構(gòu)成的存放器的置位/復(fù)位信號(hào)，且還可以單獨(dú)的可編程的輸出電壓擺率控制位。雖然他還具有高速，高可靠性，開(kāi)發(fā)周期短，質(zhì)量穩(wěn)

15、定。開(kāi)發(fā)軟件投入小、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)，可屢次擦寫(xiě)等優(yōu)點(diǎn)。但是本系統(tǒng)主要是對(duì)圖像進(jìn)行采集，不需要邏輯性很強(qiáng)的控制器，基于這一點(diǎn)也不選擇此方案。DSP：采用DSP數(shù)字圖像處理作為圖像采集控制器，它是在原有通用CPU的根底上，開(kāi)展改良硬件結(jié)構(gòu)和指令集結(jié)構(gòu)而來(lái)的。DSP能夠更好的完成在數(shù)字信號(hào)處理的濾波、卷積和FFT中最重復(fù)出現(xiàn)的乘法器，地址產(chǎn)生器，使得DSP在相同時(shí)間內(nèi)能夠完成更過(guò)的操作，提高程序執(zhí)行速度，精簡(jiǎn)指令，有利于DSP結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)化和本錢(qián)的降低，總線結(jié)構(gòu)，專用尋址單元，DSP中采用獨(dú)立程序總線和數(shù)據(jù)總線，能夠同時(shí)取指令和取操作數(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)CPU采用統(tǒng)一城鄉(xiāng)和地址空間的馮.諾曼結(jié)構(gòu)，共享程序和數(shù)

16、據(jù)總線，專用尋址單元。DSP有地址產(chǎn)生器，與ALU并行操作，地址運(yùn)算不額外占用CPU時(shí)間，片內(nèi)存儲(chǔ)器，存放參數(shù)和數(shù)據(jù)，解決了外部存儲(chǔ)器的總線競(jìng)爭(zhēng)和訪問(wèn)速度不匹配問(wèn)題，訪問(wèn)速度快，緩解DSP數(shù)據(jù)瓶頸，流水處理，使得兩個(gè)或更多不同的操作可以重疊執(zhí)行，提高DSP程序執(zhí)行效率。但是它控制系統(tǒng)比擬復(fù)雜，實(shí)時(shí)圖像處理比擬復(fù)雜，基于本系統(tǒng)立志于簡(jiǎn)單高速考慮也放棄此種方案。ASIC：采用ASIC芯片，與通用集成電路相比，ASIC芯片具有體積小，重量輕、功耗低、可靠性高等幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，而且在大批量應(yīng)用時(shí)，可降低本錢(qián)，但ASIC得缺點(diǎn)在于設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，非大批量應(yīng)用場(chǎng)合，造價(jià)昂貴且功能單一，而且ASIC一旦投入應(yīng)用

17、，構(gòu)建的系統(tǒng)靈活性差，新的技術(shù)和算法只能重新設(shè)計(jì)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣導(dǎo)致ASIC芯片通用性較差。ARM9：ARM微處理器是一種高性能、低功耗的32位微處器，它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。ARM9代表了ARM公司主流的處理器，已經(jīng)在手持 、機(jī)頂盒、數(shù)碼像機(jī)、GPS、個(gè)人數(shù)字助理以及因特網(wǎng)設(shè)備等方面有了廣泛的應(yīng)用。由于ARM處理器體積小、低功耗、使用的CMOS制造技術(shù)和記憶體編程器制造、有16K的指令快取、MU快取、強(qiáng)大的索引地址模式、且支持ARM處理器16-bit指令模式主頻可以到達(dá)499MHZ，提高了系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)的采集與實(shí)時(shí)處理能力。綜合上述幾種芯片，我們從硬件、完成高質(zhì)量的圖像采集和實(shí)時(shí)處理能力、

18、簡(jiǎn)單處理速度快速等幾個(gè)方面考慮，選擇ARM9作為本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)處理器。圖像傳感器的選擇目前圖像傳感器類型有兩種：一種是廣泛使用的CCD電荷藕合圖像傳感器；另一種是CMOS互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體圖像傳感器。這兩種都是基于核心成像部件CCD和CMOS而區(qū)分的CCD中文譯為電子耦合組件(charged coupled device)，它就像傳統(tǒng)相機(jī)的底片一樣，是感應(yīng)光線的電路裝置，可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭前方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過(guò)、投射到CCD外表時(shí)，CCD就會(huì)產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲(chǔ)存起來(lái)。CCD的尺寸其實(shí)是說(shuō)感光器件的面積大小，CCD像素?cái)?shù)目越多、單一像素尺

19、寸越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低,收集到的圖像就會(huì)越清晰。因此，盡管CCD數(shù)目并不是決定圖像品質(zhì)的唯一重點(diǎn)，我們?nèi)匀豢梢园阉?dāng)成相機(jī)等級(jí)的重要判準(zhǔn)之一?；パa(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體CMOSComplementary Metal-Oxide Semiconductor和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒(méi)什么差異，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N帶電 和 P帶+電級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。同樣，CMOS的尺寸大小影響感光性能的效果，面積越大感光性能越好。CMOS的缺點(diǎn)就是

20、太容易出現(xiàn)雜點(diǎn), 這主要是因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)使CMOS在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過(guò)于頻繁而會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱的現(xiàn)象。由兩種感光器件的工作原理可以看出，CCD的優(yōu)勢(shì)在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造本錢(qián)居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。 在相同分辨率下，CMOS價(jià)格比CCD廉價(jià)，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來(lái)說(shuō)要低一些。CMOS影像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優(yōu)異的影像品質(zhì)，付出代價(jià)即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一像素的電荷轉(zhuǎn)換成電壓，讀取前便將其

21、放大，利用的電源即可驅(qū)動(dòng)，電源消耗量比CCD低。CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點(diǎn)，是與周邊電路的整合性高，可將ADC與信號(hào)處理器整合在一起，使體積大幅縮小。綜合考慮既滿足功能要求又有較高的性價(jià)比，我們選用CMOS芯片的OV7725圖像傳感器。OV7725是一款高度整合的1/4英寸CMOS CameraChip(TM)傳感器，在一個(gè)單芯片上提供一部VGA攝像頭和影像處理器的全部功能。OV7725的一個(gè)獨(dú)特性能是有很大的主光線角度，它能顯著減小模塊高度，而高度是讓相機(jī)能夠裝配進(jìn)當(dāng)前超薄筆記本電腦的關(guān)鍵因素。OV7725以O(shè)mniVision的OmniPixel2(TM)專利技術(shù)為根底，弱光環(huán)境中也能提

22、供卓越的性能，在VGA模式下能夠以60幀每秒(fps)或在QVGA模式下120fps運(yùn)行。OV7725無(wú)鉛、28引腳CSP2封裝。系統(tǒng)方案本圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由ARM處理器、CMOS圖像傳感器、存儲(chǔ)器和電源模塊構(gòu)成。OV7725電源模塊InterfaceARM9LCDLCD控制器SDRAM 硬件總體結(jié)構(gòu)圖電源模塊啟動(dòng)后，在ARM處理器的控制下 ,CMOS圖像傳感器片上采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)幀同步信號(hào)觸發(fā)產(chǎn)生中斷后被拷貝到 SDRAM。然后通過(guò)ARM處理器的處理由LCD顯示出來(lái)，通過(guò)二值化識(shí)別出星形圖形。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 S3C2440處理器處理器概述三星公司推出的16/32位RISC微處理器S3C

23、2440A, 為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。 S3C2440A采用了ARM920T的內(nèi)核，0.13um 的CMOS 標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元。其低功耗、簡(jiǎn)單、優(yōu)雅、且全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對(duì)本錢(qián)和功率敏感型的應(yīng)用。它采用了新的總線架構(gòu)Advanced Micro controller Bus Architecture (AMBA)。 S3C2440A的杰出的特點(diǎn)是其核心處理器(CPU)，是一個(gè)由Advanced RISC Machines 設(shè)計(jì)的 16/32位 ARM920T 的RISC處理器。ARM920T 實(shí)現(xiàn)了MMU， AMBA BUS和 Har

24、vard 高速緩沖體系結(jié)構(gòu)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的 16KB指令 Cache和 16KB數(shù)據(jù) Cache。每個(gè)都是由具有 8字長(zhǎng)的行組成。通過(guò)提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè)， S3C2440A減少整體系統(tǒng)本錢(qián)和無(wú)需配置額外的組件。 S3C2440A集成的片上功能內(nèi)核供電存儲(chǔ)器供電，外部I/O供電，具備16KB的I-Cache和16KB DCache/MMU微處理器。* 外部存儲(chǔ)控制器(SDRAM控制和片選邏輯)。* LCD 控制器最大支持4K色STN 和256K色TFT提供1通道LCD 專用DMA 。 * 4 通道DMA并有外部請(qǐng)求引腳。 * 3 通道UART(IrDA1.0, 64字節(jié)Tx FIF

25、O，和64字節(jié)Rx FIFO)。 * 2 通道SPI 。* 1通道IIC-BUS接口 多主支持。 * 1通道IIS-BUS音頻編解碼器接口。* AC97 解碼器接口。* 兼容SD主接口協(xié)議版和MMC卡協(xié)議兼容版。 * 2 端口USB主機(jī)/1端口USB設(shè)備 1.1 版。 * 4 通道PWM定時(shí)器和1通道內(nèi)部定時(shí)器/看門(mén)狗定時(shí)器。* 8 通道10 比特ADC和觸摸屏接口。 * 具有日歷功能的RTC。 * 相機(jī)接口 最大4096 4096像素的投入支持。 2048 2048像素的投入，支持縮放。 * 130 個(gè)通用I/O口和24通道外部中斷源。 * 具有普通，慢速，空閑和掉電模式。 * 具有PLL片

26、上時(shí)鐘發(fā)生器。S3C2440 方框圖S3C2440 方框圖如圖31所示 圖3-13.2 ARM處理器與OV7725圖像傳感器接口設(shè)計(jì)圖像傳感器接口電路是硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵局部,如何有效地采集數(shù)據(jù)也是系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題。OV7725集成了SCCB ( Serial Camera Control Bus)控制接口以訪問(wèn)片內(nèi)存放器。該芯片內(nèi)部功能存放器地址從0X000X7C其中不少是保存存放器。通過(guò)對(duì)片內(nèi)存放器的讀寫(xiě)可以方便地對(duì)圖像幀頻、曝光時(shí)間、增益進(jìn)行控制。各存放器的功能見(jiàn)參考文獻(xiàn)。由于S3C2440處理器有一個(gè)專門(mén)的相機(jī)接口,所以CPU可以直接和CMOS圖像傳感器連接。圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)及控制信號(hào)包

27、括像素時(shí)鐘( PCLK) 、水平參考(HREF)、幀同步(VSYNC)和數(shù)據(jù)總線(Y0Y7) ,分別和主處理器的相應(yīng)信號(hào)相連。PCLK與HREF在處理器內(nèi)部相遇后產(chǎn)生有效的像素時(shí)鐘信號(hào),在有效時(shí)鐘信號(hào)的上升沿將數(shù)據(jù)鎖定。OV7725和S3C2440接口電路如圖32所示。IICSDAIICSCLCAMRESETCAMCLKOUTCAMHREFCAMVSYNCCAMPCLKCAMDATA7CAMDATA6CAMDATA5CAMDATA4CAMDATA3CAMDATA2CAMDATA1CAMDATA0AGNDDGNDS3C2440SIO-0SIO-1RESETXCLK1HREFVSYNCPCLKY7

28、Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0AGNDDGNDOV7725圖32 OV7725和S3C2440接口電路圖3.3 ARM處理器與液晶屏接口液晶顯示器LCD為英文Liquid Crystal Displayer的縮寫(xiě)，它是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過(guò)液晶和彩色過(guò)濾光源，并在平面面板上產(chǎn)生圖像。與傳統(tǒng)的陰極射線管CRT相比，LCD占用空間小、功耗低、輻射低、無(wú)閃爍、降低視覺(jué)疲勞等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用LCD作為顯示設(shè)備。S3C2440處理器提供有LCD控制器，S3C2440的LCD控制器是由一個(gè)邏輯單元組成，它的作用是：把LCD圖像數(shù)據(jù)從一個(gè)位于系統(tǒng)內(nèi)存的video buffer傳送到一個(gè)外部的LCD驅(qū)動(dòng)器。

29、LCD控制器使用一個(gè)基于時(shí)間的像素抖動(dòng)算法和幀速率控制思想，可以支持單色，2位每像素(4級(jí)灰度)或者4位每像素(16級(jí)灰度)屏，并且它可以與256色(8BPP)和4096色(12BPP)的彩色STN LCD連接。它支持1BPP,2BPP,4BPP,8BPP的調(diào)色板TFT彩色屏，并且支持64K色(16BPP)和16M色(24BPP)非調(diào)色板真彩顯示。LCD控制器是可以編程滿足不同的需求，如水平、垂直方向的像素?cái)?shù)目，數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)線寬度，接口時(shí)序和刷新速率。本設(shè)計(jì)中所使用的液晶屏是TFT LCD屏。 圖3-3 S3c2440與LCD接口電路圖3.4 本章小節(jié)本章主要對(duì)圖像采集系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)做了系統(tǒng)

30、設(shè)計(jì)，同時(shí)給出了圖像傳感器與ARM處理器之間的接口電路圖。并介紹了ARM處理器與液晶屏接口。這樣硬件搭建完成，為下一步的軟件開(kāi)發(fā)做好了準(zhǔn)備。第四章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)上面一章主要介紹了圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件搭配，如何讓硬件在我們的控制下正常工作，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)采集的目標(biāo)，便是本章要做的工作。軟件設(shè)計(jì)的模塊方框圖如圖41所示。S3C2440處理器I/O PortSDRAMOV7725圖像傳感器LCD相機(jī)接口SCCB BUSPCLKHREFVSYNC中斷STARTDATAAHB BUSDMA圖41 軟件設(shè)計(jì)模塊圖S3C2440處理器初始化，通過(guò)GPIO模擬SCCB總線初始

31、化OV7725圖像傳感器，使OV7725產(chǎn)生PCLK、HREF、VSYNC三個(gè)同步信號(hào)，S3C2440處理器初始化LCD顯示器與相機(jī)接口，所有初始化完成后，處理器發(fā)出開(kāi)始圖像數(shù)據(jù)采集命令，VSYNC處于低電平時(shí)，開(kāi)始圖像數(shù)據(jù)采集，圖像傳感器隨著三個(gè)同步信號(hào)，開(kāi)始送出數(shù)據(jù)，并通過(guò)相機(jī)接口保存在SDRAM中，LCD通過(guò)LCD控制器以DMA方式在SDRAM中調(diào)出數(shù)據(jù)并顯示在LCD上，當(dāng)VSYNC處于高電平時(shí)，一幀圖像數(shù)據(jù)采集完畢，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，并由處理器判斷其為何種中斷，決定圖像采集是否繼續(xù)。為此，我們可把圖像采集系統(tǒng)分為以下四個(gè)模塊：ARM處理器初始化模塊、相機(jī)接口模塊、圖像傳感器模塊和LC

32、D顯示模塊。 4.2 相機(jī)程序相機(jī)接口概述S3C2440A 中的CAMIF相機(jī)接口由7部份組成 多元仿真, 捕捉單位，預(yù)覽縮放，編解碼器縮放，預(yù)覽DMA ，編解碼器DMA 與SFR 。該CAMIF支持國(guó)際電聯(lián)- R的位標(biāo)準(zhǔn)，最大輸入尺寸4096x4096像素 2048x2048像素縮放和兩個(gè)縮放存在。預(yù)覽縮放致力于創(chuàng)造小尺寸圖像PIP畫(huà)中畫(huà)，編解碼器縮放致力于產(chǎn)生圖像編解碼器有用的圖像如平面型YCbCr 4:2:0或4:2:2 。兩個(gè)主要的DMAs可以做鏡相和旋轉(zhuǎn)捕獲的移動(dòng)環(huán)境圖像。這些特征在文件夾類型的 中是非常有用的并且生成的測(cè)試圖案在同步信號(hào)輸入校準(zhǔn)中是有用的，如 CAMHREF, CA

33、MVSYNC. 此外，視頻同步信號(hào)和像素時(shí)鐘極性可以通過(guò)存放器組在CAMIF處被轉(zhuǎn)化。 相機(jī)接口特征* 外部接口支持ITU-R BT. 601/656 8位模式* DZI (數(shù)字變焦) 能力 *可編程極性視頻同步信號(hào)*最大值支持 4096 4096像素輸入不縮放 支持2048 2048像素輸入縮放*最大值支持4096 4096像素輸出為編解碼器路徑*最大值支持 640 x 480像素輸出為預(yù)覽路徑*鏡頭旋轉(zhuǎn) X軸， Y軸和180 旋轉(zhuǎn)*畫(huà)中畫(huà)和圖像編解碼器輸入圖像形式 16/24位的RGB格式與YCbCr 4:2:0 / 4:2:2格式信號(hào)種類特點(diǎn)： 支持模式外部接口，具有 DZIDigita

34、l Zoom in功能； 視頻同步型號(hào)的極性可編程； 在沒(méi)有縮放比例scaling時(shí)，支持 40964096 像素的輸入；在有縮放比例時(shí)，支持 20482048 像素的輸入； CODEC path 時(shí)，支持 40964096 像素輸出， PREVIEW path 時(shí)，支持 640480 像素輸出； 支持圖像的鏡像和旋轉(zhuǎn)的方式。 信號(hào)種類如表41表41 相機(jī)接口信號(hào)種類名稱輸入/輸出作用描述CAMPCLK輸入像素時(shí)鐘，由相機(jī)處理器驅(qū)動(dòng)CAMVSYNC輸入H/L幀同步，由相機(jī)處理器驅(qū)動(dòng)CAMHREF輸入H/L水平同步，由相機(jī)處理器驅(qū)動(dòng)CAMDATA輸入像素?cái)?shù)據(jù)，由相機(jī)處理器驅(qū)動(dòng)CAMCLKOUT輸

35、出相機(jī)處理器控制主時(shí)鐘CAMRESET輸出H/L相機(jī)處理器控制軟件重啟或關(guān)機(jī)方框圖CAMIF的方框圖如圖42所示。圖4-2時(shí)序圖ITU-R BT 601時(shí)序圖如圖43所示。圖43 ITU-R BT 601時(shí)序圖兩個(gè) DMA 路徑CAMIF有2個(gè)DMA路徑。P路徑預(yù)覽路徑和C 路徑編解碼器路徑,在AHB總線上是互相分隔的。由于系統(tǒng)總線，兩個(gè)路徑是獨(dú)立的。P路徑為PIP存儲(chǔ)RGB圖像數(shù)據(jù)到內(nèi)存中。C路徑為編解碼器存儲(chǔ)YCbCr 4:2:0或4:2:2圖像數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，如MPEG4，等。這兩個(gè)主要的路徑支持變量應(yīng)用，如DSC數(shù)碼相機(jī) ， MPEG - 4的視頻會(huì)議，視頻錄制等例如，P路徑圖像可以用作

36、預(yù)覽圖像，C 路徑圖像可被用作在數(shù)碼相機(jī)應(yīng)用中的JPEG圖像。存放器組可以單獨(dú)禁用P路徑或C路徑。兩個(gè)DMA路徑如圖45所示。圖45 兩個(gè)DMA路徑時(shí)鐘域CAMIF有兩個(gè)時(shí)鐘域。一個(gè)是系統(tǒng)總線時(shí)鐘，是HCLK 。另一種是像素時(shí)鐘，是CAMPCLK 。系統(tǒng)時(shí)鐘必須比像素時(shí)鐘快。圖46顯示CAMCLKOUT必須從固定頻率如USB PLL時(shí)鐘中被分開(kāi)。如果外部時(shí)鐘振蕩器被使用， CAMCLKOUT應(yīng)浮動(dòng)。內(nèi)部縮放時(shí)鐘是系統(tǒng)時(shí)鐘。兩個(gè)時(shí)鐘域沒(méi)有必要彼此同步。其他信號(hào)如CAMPCLK應(yīng)同樣連接到史密特觸發(fā)電平轉(zhuǎn)換器。圖46 CAMIF 時(shí)鐘發(fā)生器幀存儲(chǔ)器每個(gè)P和C路徑的幀存儲(chǔ)器由四個(gè)乒乓存儲(chǔ)器組成，如圖

37、47 所示。 C路徑乒乓存儲(chǔ)器有三個(gè)存儲(chǔ)元素亮度Y，色度Cb和色度Cr。如果AHB總線通信量在一個(gè)水平行掃描周期內(nèi)不夠DMA完成操作，有可能導(dǎo)致不良運(yùn)作。圖47 Ping-Pong 存儲(chǔ)器體系存放器設(shè)定時(shí)序圖幀捕捉命令的第一次存放器設(shè)定可以發(fā)生在幀時(shí)期的任何地方。但是，建議你首先將其設(shè)置在CAMVSYNC攝像視頻同步的“L狀態(tài)，CAMVSYNC信息可以從SFR狀態(tài)下讀取。所有命令包括ImgCptEn ，在CAMVSYNC下降邊緣是有效的。但是要小心，除了首次SFR的設(shè)置，所有的命令應(yīng)編入一個(gè)ISR中斷效勞程序。特別是，當(dāng)目標(biāo)大小的相關(guān)信息被改變時(shí)捕捉作業(yè)應(yīng)停止。設(shè)置時(shí)序如圖48所示。圖48 存

38、放器設(shè)置時(shí)序圖4.3 相機(jī)接口程序設(shè)計(jì)相機(jī)接口程序設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)相機(jī)接口初始化程序，以此來(lái)完成對(duì)OV7725圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)接收工作。如果沒(méi)有正確初始化相機(jī)接口，那么所采集的圖像數(shù)據(jù)就不能正常的保存下來(lái)，從而失去了圖像數(shù)據(jù)采集的意義。圖像傳感器采集的視頻數(shù)據(jù)通過(guò) 8 位視頻數(shù)據(jù)總線進(jìn)入微控制器數(shù)據(jù)接 口，由微控制器將此視頻數(shù)據(jù)存 SDRAM 存儲(chǔ)器?；?qū)⒋藞D像壓縮成 JPEG 格式再存人SDRAM 存儲(chǔ)器，也可將此 JPEG 格式圖像通過(guò) USB(通用串行總線)總線上傳給 PC 機(jī)。 微控制器通過(guò)控制接口來(lái)控制 CMOS 圖像傳感器，控制接口包括 IIC 總線和由微控制 器提供的 CMOS

39、 圖像傳感器主時(shí)鐘信號(hào)、復(fù)位信號(hào)及圖像傳感器的 HSYNC 和 VSYNC 信 號(hào)等。相機(jī)接口程序設(shè)計(jì)流程如圖49所示。開(kāi)始設(shè)置球形控制存放器設(shè)置窗口選擇存放器設(shè)置源格式存放器開(kāi)始設(shè)置球形控制存放器設(shè)置窗口選擇存放器設(shè)置源格式存放器圖49 相機(jī)接口程序設(shè)計(jì)流程圖主要變量介紹相機(jī)接口初始化是相機(jī)接口程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，在相機(jī)初始化時(shí)，會(huì)用到下面的一些變量，各自含義如下：CoDstWidth: Codec 路徑的目標(biāo)寬度CoDstHeight: Codec 路徑的目標(biāo)高度PrDstWidth: Preview 路徑的目標(biāo)寬度PrDstHeight: Preview 路徑的目標(biāo)高度WinHorOff

40、set: 水平方向窗口偏移的大小WinVerOffset: 垂直方向窗口偏移的大小CoFrameBuffer: Codec DMA起始地址PrFrameBuffer: Previe DMA起始地址WinOfsEn： 窗口偏移使能，在窗口選擇存放器的第31位設(shè)置，當(dāng)?shù)?1位值為0時(shí)，沒(méi)有窗口偏移，當(dāng)?shù)?1位值為1時(shí)，窗口偏移使能?？s放比例圖解如圖410所示。圖410 縮放比例圖解5Main Burst Size: 主脈沖大小 Remained Burst Size：保存脈沖大小主要存放器的配置源格式存放器CISRCFMT4.4 OV7725圖像傳感器模塊OV7725傳感器介紹高敏感度、低功耗工作

41、方式； 低電壓供電，適合嵌入式便攜產(chǎn)品的應(yīng)用；支持標(biāo)準(zhǔn)的 SCCB 接口； 支持 SXGA、VGA、QVGA、QQVGA、CIF、QCIF、QQCIF 格式窗口圖像；支持Raw RGBRGB4：2：2、YUV4：2：2和 YCbCr4：2：2格式圖像； 支持自動(dòng)圖像控制函數(shù)，包括自動(dòng)曝光控制AEC、自動(dòng)增益控制AGC、自 動(dòng)白平衡AWB、自動(dòng)黑度校準(zhǔn)ABLC； 支持圖像質(zhì)量控制，包括色彩飽和度、色調(diào)、gamma 校正、銳度、鏡頭校正、降 噪； 0V7725關(guān)鍵參數(shù)CMOS圖像傳感器需要控制器S3C2440的驅(qū)動(dòng)才能正常工作，并輸出正確的圖像數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)CMOS傳感器和存儲(chǔ)器SDRAM之間的快

42、速傳輸，可以采用DMA方式。DMA是一種快速傳送數(shù)據(jù)的機(jī)制 ，它不需要CPU的參與而實(shí)現(xiàn)高速外設(shè)和存儲(chǔ)器之間自動(dòng)成批交換數(shù)據(jù)的操作方式。在圖像開(kāi)始采集之前，S3C2440通過(guò)GPIO模擬SCCB總線初始化圖像傳感器OV7725，設(shè)置如掃描方式、數(shù)據(jù)格式等參數(shù)。當(dāng)初始化完成之后就可以進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集了。圖像傳感器模塊程序設(shè)計(jì)流程圖如圖411所示。S3C2440 GPIO初始化時(shí)鐘控制，設(shè)置UPLL、UCLK、CAMCLK的值外部相機(jī)處理器復(fù)位OV7725初始化，準(zhǔn)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)設(shè)置OV7725存放器的值開(kāi) 始結(jié) 束圖411 圖像傳感器模塊程序設(shè)計(jì)流程圖SCCB總線是圖像傳感器OV7725與處理器S3

43、C2440之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，有必要對(duì)總線的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程了解清楚。SCCB 是OmniVision 公司定制的串行攝像頭控制總線(Serial Camera Control Bus) ,它用于對(duì)攝像頭的存放器進(jìn)行讀寫(xiě),以到達(dá)對(duì)攝像頭輸出圖像的控制。兩線制SCCB 與I2C 總線類似,是一種雙向二線制同步串行總線。SCCB 的數(shù)據(jù)傳輸由主器件控制,主器件能夠發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)以及傳送結(jié)束時(shí)的停止信號(hào)。通常主器件都是微處理器,它尋址訪問(wèn)的設(shè)備稱為從器件。為了進(jìn)行通訊,每個(gè)接到SCCB 的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址( ID) ,使用軟件來(lái)識(shí)別總線上的從器件,省去了從器件的片選。因此,只需

44、要兩根線(串行時(shí)鐘線SIOC 和串行數(shù)據(jù)線SIOD) ,掛接到總線上的器件就能相互進(jìn)行信息傳遞,組成SCCB 的SIOC 和SIOD必須經(jīng)過(guò)上拉電阻RP接到正電源上,連接到總線的器件的輸出級(jí)必需為“開(kāi)漏或“開(kāi)集的形式,以便在多個(gè)主或從需求仲裁的情況下完成功能。在SCCB 協(xié)議中定義開(kāi)始和停止條件如下:開(kāi)始條件:在SIOC為高電平時(shí),SIOD出現(xiàn)一個(gè)下降沿，那么SCCB 開(kāi)始傳輸;停止條件:在SIOC 為高電平時(shí),SIOD 出現(xiàn)一個(gè)上升沿,那么SCCB 停止傳輸。除了開(kāi)始和停止?fàn)顟B(tài),在數(shù)據(jù)傳輸時(shí),當(dāng)SIOC 為高電平時(shí),必需保證SIOD上的數(shù)據(jù)的穩(wěn)定,也就是說(shuō),SIOD 上的數(shù)據(jù)只能在SIOC

45、為低電平時(shí)改變。與I2C總線類似,完整的數(shù)據(jù)傳輸包括兩個(gè)或三個(gè)階段。每一階段包中含9 位二進(jìn)制數(shù)據(jù),其中高8 位為所要傳輸?shù)? 位數(shù)據(jù),最低位根據(jù)主器件的數(shù)據(jù)傳輸是讀操作還是寫(xiě)操作而確定。在進(jìn)行主器件寫(xiě)操作時(shí),全部階段的最低位均是無(wú)關(guān)位(低或高電平均可) ;讀操作時(shí),第一階段的最低位是無(wú)關(guān)位,第二階段的最低位為NA。在SCCB 協(xié)議中定義了兩種寫(xiě)操作,即三相寫(xiě)操作和兩相寫(xiě)操作。三相寫(xiě)操作是往從器件的目的存放器中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。在三相寫(xiě)操作中,第一階段寫(xiě)從器件的8 位IDW 和無(wú)關(guān)位,第二階段寫(xiě)從器件目標(biāo)存放器的8 位地址和無(wú)關(guān)位,第三階段寫(xiě)要求寫(xiě)入存放器的8 位數(shù)據(jù)和無(wú)關(guān)位; 兩相寫(xiě)操作只有三相寫(xiě)操

46、作的前兩個(gè)階段。兩相寫(xiě)操作的目的是為了確定讀操作中的從器件地址,這是因?yàn)閮上嘧x操作不能提供所要求讀取的存放器的地址。SCCB 協(xié)議定義了兩讀操作,它用于讀取從器件目的存放器中的數(shù)據(jù)。在第一階段中寫(xiě)從器件讀操作8 位IDR 和無(wú)關(guān)位,在第二階段中讀取存放器中的8 位數(shù)據(jù)和寫(xiě)NA位 。在兩階段讀循環(huán)操作前,必需有一個(gè)兩相或三相的寫(xiě)循環(huán)操作,以提供讀操作中的存放器地址。在此模塊中需要編寫(xiě)如下幾個(gè)函數(shù)：s3c2440_cam_gpio_init( )GPIO初始化函數(shù)；s3c2440_camif_init( )相機(jī)接口初始化函數(shù)；OV9650_init( )圖像傳感器初始化函數(shù)；OV9650_conf

47、ig( )圖像傳感器配置函數(shù)。至此，圖像傳感器模塊編寫(xiě)完畢，可以進(jìn)行通過(guò)處理器對(duì)圖像傳感器進(jìn)行測(cè)試。S3C2440A Camera接口存放器Camera 接口初始化 static void s3c2440_cam_gpio_init(void) /- changed, hzh rGPJCON = 0 x2aaaaaa; rGPJDAT = 0; rGPJUP= 0;/pull-up enable void s3c2440_camif_init(void) unsigned int upll, uclk, camclk,camclk_div; camclk = get_camera_clk();

48、 CLKCON |= CLKCON_CAMIF; ChangeUPllValue(56, 2, 1); /0 x38=56 CLKDIVN |= DIVN_UPLL_EN; /UCLK=UPLL/2 upll = 96000000; uclk = (CLKDIVN & DIVN_UPLL_EN) ? upll/2 : upll; printk(CAMERA : UPLL %08d UCLK %08d CAMCLK %08d n,upll, uclk, camclk); camclk_div = upll /( camclk * 2) -1 ; CAMDIVN = CAMCLK_SET_DIV

49、| (camclk_div & 0 xf ) ; Camera 圖像采集程序 void Test_CamPreview(void) Uart_Printf(nNow Start Camera Previewn); /camera global variables camTestMode=CAM_TEST_MODE_PVIEW; camCodecCaptureCount=0; camPviewCaptureCount=0; camPviewStatus=CAM_STOPPED; camCodecStatus=CAM_STOPPED; flagCaptured_P=0; LCD_LTS350Q1_

50、PE1_Init() ; Uart_Printf( preview sc control = %xn , rCIPRSCCTRL ) ; / Initialize Camera interface switch(USED_CAM_TYPE) case CAM_S5X532 : / defualt for test : data-falling edge, ITU601, YCbCr CamInit(640, 480, 240, 320, 112, 20, CAM_FRAMEBUFFER_C, CAM_FRAMEBUFFER_P); break; case CAM_S5X3A1 : / defu

51、alt for test : data-falling edge, YCbCr CamInit(640, 480, 240, 320, 120, 100, CAM_FRAMEBUFFER_C, CAM_FRAMEBUFFER_P); rCISRCFMT = rCISRCFMT & (131); / ITU656 /rCIGCTRL &= (126); / inverse PCLK, test patternbreak; /- add by hzh case CAM_OV7620: CamInit(240, 320, 240, 320, 0, 0, CAM_FRAMEBUFFER_C, CAM_

52、FRAMEBUFFER_P); break; /-default : CamInit(640, 480, 320, 240, 0, 0, CAM_FRAMEBUFFER_C, CAM_FRAMEBUFFER_P); break; Uart_Printf(preview sc control = %xn, rCIPRSCCTRL); / Start Capture rSUBSRCPND |= BIT_SUB_CAM_C|BIT_SUB_CAM_P; ClearPending(BIT_CAM); pISR_CAM = (U32)CamIsr; CamPreviewIntUnmask(); CamC

53、aptureStart(CAM_PVIEW_SCALER_CAPTURE_ENABLE_BIT); Uart_Printf(Press ESC key to exit!n); while (1) if (flagCaptured_P) flagCaptured_P = 0; /Uart_Printf(Enter Cam A port, count = %dn,camCodecCaptureCount); if ( Uart_GetKey() = ESC_KEY ) break;4.5 LCD顯示模塊S3C2440A 的內(nèi)置 LCD 控制器支持單色、每象素 2 位4 級(jí)灰度、每象素 4 位16

54、級(jí)灰度的黑白屏，也支持每象素 8 位256 色和每象素 12 為4096 色的彩色 LCD， 并且也支持每象素 16 位和每象素 24 位的真彩顯示。 LCD 控制器可以通過(guò)編程選擇支持不同的 LCD 屏的要求，例如行和列象素，數(shù)據(jù)總線 寬度，就口時(shí)序和刷新頻率。LCD 控制器的主要作用是將定位于系統(tǒng)存儲(chǔ)器的顯示緩沖區(qū) 的 LCD 圖像數(shù)據(jù)傳送到外部 LCD 驅(qū)動(dòng)器。 S3C2440A LCD的控制器VFRAME/VSYNC/STV :LCD 控制器和 LCD 驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào)。他通知 LCD 屏新的 一幀顯示，LCD 控制器在一個(gè)完整幀的顯示后發(fā)出 VFRAME 信號(hào)。 VLINE/H

55、SYNC/CPV :LCD 控制器和 LCD 驅(qū)動(dòng)器之間的同步脈沖信號(hào)，LCD 驅(qū)動(dòng)器通過(guò)他 來(lái)將水平移位存放器中的內(nèi)容顯示到 LCD 屏上。LCD 控制器在一整行數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)?LCD 驅(qū)動(dòng)去后，插入一個(gè) VLINE 信號(hào)。 VCLK/LCD_HCLK :此信號(hào)為 LCD 控制器和 LCD 驅(qū)動(dòng)器之間的象素時(shí)鐘信號(hào)，LCD 控制 器在 VCLK 的上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)，LCD 驅(qū)動(dòng)器在 VCLK 的下降沿采樣數(shù)據(jù)。 VM：LCD 驅(qū)動(dòng)器所使用的交流信號(hào)，LCD 驅(qū)動(dòng)器使用 VM 信號(hào)改變用于翻開(kāi)或關(guān)閉象素的 行和列電壓的極性，從而控制象素點(diǎn)的顯示或熄滅。VM 信號(hào)可以與每個(gè)幀同步，也可以與 可變數(shù)

56、量的 VLINE 信號(hào)同步。 VD23:0 :LCD 象素?cái)?shù)據(jù)輸出端口，也就是我們所說(shuō)的 RGB 信號(hào)線。 LCD控制方框圖如圖412所示。圖412 S3C2440A 內(nèi)部的 LCD 控制器的邏輯示意圖圖4-13 LCD控制方框圖S3C2440 LCD控制器被用來(lái)傳送視頻數(shù)據(jù)和生成必要的控制信號(hào)，比方VFRAME, VLINE, VCLK, VM, 等等。除了控制信號(hào)外，這S3C2440還有作為視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)端口，它們是如圖412所示的VD23:0。LCD控制器由REGBANK, LCDCDMA,VIDPRCS, TIMEGEN, 和LPC3600組成。REGBANK由17個(gè)可編程的存放器組和

57、一塊256*16的調(diào)色板內(nèi)存組成，它們用來(lái)配置LCD控制器的。LCDCDMA是一個(gè)專用的DMA，它能自動(dòng)地把在幀內(nèi)存中的視頻數(shù)據(jù)傳送到LCD驅(qū)動(dòng)器。通過(guò)使用這個(gè)DMA通道，視頻數(shù)據(jù)在不需要CPU的干預(yù)的情況下顯示在LCD屏上。VIDPRCS接收來(lái)自LCDCDMA的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適宜的數(shù)據(jù)格式，比方說(shuō)4/8位單掃，4位雙掃顯示模式，然后通過(guò)數(shù)據(jù)端口VD23:0傳送視頻數(shù)據(jù)到LCD驅(qū)動(dòng)器。TIMEGEN由可編程的邏輯組成，支持不同的LCD驅(qū)動(dòng)器接口時(shí)序和速率的需求。TIMEGEN塊可以產(chǎn)生VFRAME, VLINE, VCLK, VM等。LCD控制器的功能是通過(guò)程序設(shè)置相應(yīng)的存放器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這

58、里我們用到了端口C、D控制存放器GPCCON、GPDCON與其上拉控制存放器GPCUP、GPDUP，5個(gè)LCD控制存放器LCDCON，3個(gè)LCD幀緩沖器起始地址存放器LCDSADDR。LCD顯示模塊程序設(shè)計(jì)流程如圖413所示。調(diào)整被測(cè)物體與攝像頭之間的距離為10CM 運(yùn)行程序并采集一幀圖像數(shù)據(jù) 去除串口中的數(shù)據(jù)并計(jì)數(shù)復(fù)位 圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MATLAB仿真并復(fù)原為圖像通過(guò)串口工具接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)并保存為文本文件開(kāi) 始結(jié) 束圖414 LCD顯示模塊程序設(shè)計(jì)流程圖程序設(shè)置如下：rLCDCON1 =rLCDCON1 & 0 x3fffe； / 禁止視頻輸出和LCD控制信號(hào)rGPCUP=0 xffffffff；

59、 / 禁用端口C上拉功能rGPCCON=0 xaaaa56a9； /初始化VD7：0，LCDVF2：0，VM，VFRAME，VLINE，VCLK，LENDrGPDUP=0 xffffffff； / 禁用端口D上拉功能rGPDCON=0 xaaaaaaaa； /初始化 VD15:8設(shè)置LCD 5個(gè)控制存放器rLCDCON1=(CLKVAL_TFT_3202408)|(MVAL_USED7)|(35)|(121)|0； rLCDCON2=(VBPD_32024024)|(LINEVAL_TFT_32024014)|(VFPD_3202406)|(VSPW_320240)；rLCDCON3=(HBP

60、D_32024019)|(HOZVAL_TFT_3202408)|(HFPD_320240)；rLCDCON4=(MVAL8)|(HSPW_320240)；rLCDCON5=(111)|(19)|(18)|(13)|(BSWP22)1)；rLCDSADDR2=M5D( (U32)LCD_BUFFER_CAM+(SCR_XSIZE_TFT_320240*LCD_YSIZE_TFT_320240*2)1 )；rLCDSADDR3=(SCR_XSIZE_TFT_320240-LCD_XSIZE_TFT_320240)/1)11)|(LCD_XSIZE_TFT_320240/1)；rLCDINTMSK