嵌入式图像采集.docx

基于 ARM 的嵌入式图像采集处理系统及其无线传输引言：嵌入式图像采集处理系统具有体积小、成本低、稳定性高等优点，在智能交通、电力、计算机视觉、通信等领域应用广泛。本文结合嵌入式图像处理系统的课题，提出了一种完整的嵌入式图像采集处理系统的解决方案。1 系统构成整个系统由 USB 图像采集、ARM 系统，主USB、ARM 端的图像显示、无线传输等几部分组成，如图 1 所示。图 1 嵌入式图像采集处理系统构成USB 图像采集负责图像的采集和传输，用CPLD 作为图像采样控制器，通过 USB 传输到 ARM进行图像压缩或者图像处理，在 LCD端可以显示图像。ARM 处理器可以通过多种方式向远程计算机传输压缩的图像或者图像处理的结果。本课题成功研究了通过蓝牙、USB 无线网卡和以太网等多种接口进行图像数据的传输，以适合特殊场合的特殊需要。2 系统研制2.1 基于 ARM 的软硬件平台我们开发了 ARM7 开发板（处理器为 SamSung公司的 ARM7TDMI 内核的 S3C4510B，数据位宽是32 位，主频可达 50MHz）作为中低端嵌入式系统的硬件平台。开发板分上下两块插板，上面为 ARM7六层 PCB 核心板，核心板将处理器的大部分引脚引出，可以根据实际的项目需求灵活地设计下面的双层 PCB 板。ARM7 开发板选用了 8MB 的 SDRAM、4MB 的闪存、带有一个 10M/100M 以太网接口、两个串行口、一个 JTAG 调试口、两个主 USB 口、一个液晶显示接口，如图 2 所示。我们选用了免费的ìClinux 操作系统，选用了最新的 Linux2.4 内核，特别适合嵌入式操作系统的软件开发。图 2 ARM 的硬件平台及接口要想让 ARM 启动，就要进行 Bootloader 的编写，Bootloader 主要完成对部分寄存器进行设置，然后把控制权交给 ìClinux 操作系统。首先，根据实际需要对 S3C4510B 的五个寄存器进行初始化，它们分别是 SYSCFG、EXTDBWTH、ROMCON0、DRAMCON0、REFEXTCON，这些寄存器主要根据SDRAM 和 Flash 参数、系统配置等进行设置。根据图 2 中给出的的芯片型号，正确的配置是 SYSCFG＝ 0xE7FFFFA0 ， EXTDBWTH ＝ 0，ROMCON0 ＝ 0x1C060060 ， DRAMCON0 ＝0REFEXTCON＝0x9C298360。其次，初始化 ARM 的串行口部分和部分 I/O 口，以便于通过超级终端和用户进行通信。再次，需要跳转到ìClinux 启动入口地址处，把控制权交给 ìClinux 操作系统。我们选用了 ìClinux 作为操作系统，移植ìClinux 到相应的硬件上。一般需要修改和硬件、启动相关的三个文件，它们分别是：linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.Slinux-2.4.x/include/asm-armnommu/arch-samsung/hardware.hlinux-2.4.x/arch/armnommu/config.in要想让主 USB、液晶屏、无线网卡能在 linux 2.4下正常工作，需要在 Drivers 目录下加入这些设备的驱动程序。一般 Linux 内核启动时都要调用各个设备的驱动程序的初始化函数对设备进行初始化，需要为该设备分配一个主设备号和从设备号，不要与已有的设备号重复，然后新建一个设备文件。在相应的目录下添加设备驱动文件，修改相应的Config.in 和 Makefile 文件，在内核编译时加载相应的设备驱动程序，生成的 ìClinux 二进制文件烧写进闪存，就能使用各种外部设备。2.2 USB 图像采集整个 USB 图像采集部分由视频 A/D 转换、图像信号的处理和控制、USB 传输等三部分组成。对视频 A/D 转换（SAA7111A）的初始化是通过 Cypress 公司的 EZ－USB 所提供的一对 IIC 引脚SDA 和 SCL 进行的，在 USB 固件程序中进行 IIC通信程序的编写。在 ARM 上，应用程序通过 USB向 CPLD 发送图像采集命令，CCD 摄像头输出的PAL 制式或 NTSC 制式的模拟视频信号通过 A/D 转换芯片转换成数字视频信号，用 CPLD 作为采样控制器，在 CPLD 中用 Verilog 编写程序，完成图像的采集、存储和传输控制。CPLD 与 USB 接口部分有七个部分构成，如图3 所示。开始线用于拍摄控制，它可以向 CPLD 发出图像采集命令，CPLD 把当前的奇数场图像存储在静态存储器 ODD 中，把当前的偶数场图像存储在静态存储器 EVE