基于arm92440的圖像采集系統(tǒng)

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1、基于ARM9的圖像采集系統(tǒng)參賽隊員：陳金輝、譚程豪、廖偉2010年11月12日15摘要本文基于ARM9的S3C2440A平臺設(shè)計了一款具有多功能的嵌入式圖像采集系統(tǒng)。闡述了嵌入式測控系統(tǒng)的特點(diǎn)。以其價格低、便攜式等特點(diǎn)在安防、智能家居等場所得到了越來越廣泛的應(yīng)用。結(jié)合目前比較流行的CMOS攝像頭技術(shù)，以及目前較普遍的SD卡技術(shù)，對構(gòu)建一個既能進(jìn)行本地圖像信息采集又能進(jìn)行圖像瀏覽、文件管理以及具有人機(jī)交互界面的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了架構(gòu)設(shè)計，即采用ARM+UCOSII系統(tǒng)架構(gòu)。重點(diǎn)研究了OV9650CMOS攝像頭芯片流接口驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)過程和開發(fā)方法，并應(yīng)用DMA高速內(nèi)存

2、傳輸通道對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，提高了大批量圖像傳輸?shù)男?。?yīng)用了uC/OSII開源代碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時性多任務(wù)的操作系統(tǒng)的移植。本文采用了320x240的點(diǎn)陣型彩色LCD模塊，實(shí)現(xiàn)了RGB16的真彩色圖像的呈現(xiàn)。并選用了電阻技術(shù)的觸摸屏，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到坐標(biāo)，摒棄了傳統(tǒng)式鍵盤體積龐大、操作復(fù)雜的缺點(diǎn)。移植了znFAT文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對FAT32格式的SD卡的存儲訪問，提供了文件的瀏覽、打開、刪除、磁盤總?cè)萘坎樵兊裙δ?。SD卡驅(qū)動設(shè)計、IIC串行通信技術(shù)、RTC時鐘設(shè)置。操作直觀，界面友好，體現(xiàn)了本平臺具有一定的應(yīng)用前景。系統(tǒng)具有集成度高、可靠性高、功耗

3、低、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，可應(yīng)用在遠(yuǎn)程監(jiān)控、工業(yè)控制、視頻會議、智能家居等諸多領(lǐng)域。該系統(tǒng)架構(gòu)也為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種新思路。關(guān)鍵字：ARM9、OV9650、uC/OSII、zn_FAT、TFT、SD、IIC15目錄1.總體方案設(shè)計11.1方案比較11.2方案選擇12.硬件模塊22.1OV965022.2真彩TFT32.3觸摸屏42.4SD卡42.5IIC接口53.軟件模塊63.1系統(tǒng)平臺63.1.1μCOS-II63.1.2zn-FAT73.2系統(tǒng)任務(wù)83.2.1主菜單顯示83.2.2觸屏掃描93.2.3圖像采集93.2.4文件管理103.2.5時鐘設(shè)置1

4、13.2.6背光調(diào)整113.2.7觸屏校正113.2.8圖片瀏覽124.系統(tǒng)調(diào)試135.設(shè)計總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄一程序組織結(jié)構(gòu)圖15151.總體方案設(shè)計為了適應(yīng)采集圖像的真實(shí)性、數(shù)據(jù)的大量性，我們并針對本設(shè)計的要求和目標(biāo)，經(jīng)過仔細(xì)的分析和考證，結(jié)合多方參考，對處理器、操作系統(tǒng)、攝像頭模塊進(jìn)行了選型。1.1方案比較以往的8位單片機(jī)如51，AVR，430因價格便宜，硬件搭建簡單，程序控制方便而廣泛應(yīng)用于工控，消費(fèi)電子等產(chǎn)品中，但系統(tǒng)主頻太低，存儲容量小，難以滿足高速圖像采集及TFT顯示。目前流行的32位處理器，具有其完整的體系結(jié)構(gòu)以及較高的處理速度，極小的體積

5、、極低的功耗、極低的成本、極高的性能，已在眾多嵌入式微處理器中脫穎而出。對于操作系統(tǒng)，Linux和WindowCE雖然經(jīng)過多方調(diào)試和移植，源碼公開，運(yùn)行穩(wěn)定，界面友好，但代碼容量偏大，不適應(yīng)本設(shè)計大量圖像數(shù)據(jù)的傳輸，且移植不容易。而uC/OSII操作系統(tǒng)相對于前兩者而言，代碼容量偏小，移植簡單，具有高速穩(wěn)定的特點(diǎn)。對于攝像頭模塊，USB攝像頭雖然占用的系統(tǒng)資源少，運(yùn)行簡單，但無法滿足本系統(tǒng)圖像采集清晰度、讀取速度、幀速的要求，而支持8位/16位數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)?V系列攝像頭正達(dá)到了本系統(tǒng)的要求，且其可通過SCCB串行總線進(jìn)行控制，操作簡單。1.2方案選擇在處理器

6、方面，本系統(tǒng)使用了三星公司的S3C2440A微處理器為主控芯,采用ARM920T內(nèi)核，最高時鐘頻率533MHz，298引腳的BGA封裝。該芯片具有MMU虛擬內(nèi)存管理，獨(dú)立的8K指令和8K數(shù)據(jù)緩存，支持DSP指令集，支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和質(zhì)量Cache，LCD控制器，NAND控制器，3通道UART，4通道DMA，帶脈寬調(diào)制的4路定時器，I/O端口，RTC(realtimeclock)，8路10位ADC和觸摸屏接口，IIC總線接口，IIS總線接口，USB主機(jī)，USB從機(jī)，SD座和多媒體卡接口，2路SPI和同步時鐘發(fā)生器。在操作系統(tǒng)方面，本系統(tǒng)使用了uC/OSII可搶

7、占實(shí)時內(nèi)核，并結(jié)合輸入輸出設(shè)備（觸摸屏），以及自制的操作界面，移植了操作直觀，界面友好，功耗低、穩(wěn)定性好的嵌入式圖像采集系統(tǒng)界面。在攝像頭方面，本系統(tǒng)選用了具有130萬像素的OV9650CMOS攝像頭模塊，支持8位或16位數(shù)據(jù)輸出，通過SCCB接口進(jìn)行串行控制，圖像清晰度好，幀速可調(diào)，且可支持320X240、640X480、1280X1024等多種分辨率的圖像采集。152.硬件模塊圖2.1硬件模塊連接示意本系統(tǒng)采用OV9650采集圖像，使用320x240分辨率的TFT進(jìn)行圖像呈現(xiàn)，同時采用觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，最后將采集到的圖像信息保存到SD中，并將系統(tǒng)設(shè)置的重

8、要信息參數(shù)以IIC方式寫入24C02的