基于嵌入式系统的图像采集系统

第１１卷第１期２０１１年３月长沙航空职业技术学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＡＮＧＳＨＡＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬＶＯＣＡＴＩＯＮＡｌ。ＡＮＤＴＥＣＩＬＮＩＣＡＬＣＯＬＬＥＧＥＶ０１．１１Ｎｏ．１Ｍａｒ．２０１ｌ

基于嵌入式系统的图像采集系统崔业梅（无锡商业职业技术学院，江苏无锡２１４１５３）

摘要：介绍使用Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８单片机通过中断功能，控制ＯＶ７６２０摄像头采集图像并利用上位机软件在ｐｃ上显示的设计过程。硬件上使用ＸＳｌ２８单片机为主控系统，利用ＯＶ７６２０数字摄像头采集图像；软件上用单片机中断功能控制行场扫描，采用隔行扫描的方式采集图像。关键词：图像采集；单片机；０Ｖ７６２０中图分类号：ＴＰ３６８．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９６５４（２０１１）０１－０６０—０３

ＩｍａｇｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍＣＵＩＹｅｍｅｉ（Ｗｕｘｉ’ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，ＷｕｘｉＪｉａｎｇｓｕ２１４１５３）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｈｏｗｔｏｕｓｅＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆＦｒｅｅｓｃａｌｅ

ｃｏｍｐａｎｙ，

ｂｙｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｏｃｏｎｔｒｏｌＯＶ７６２０ｃａｍｅｒａａｎｄｕｓｅｔｈｅＰＣｓｏｆｔｗａｒｅｔｏａｃｑｕｉｒｅｉｍａｇｅｓｉｎｔｈｅＰＣ．Ｔｈｅｎｉｍａｇｅｓａｒｅｄｉｓｐｌａｙｅｄｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎｈａｒｄｗａｒｅ，ｏｎｅｃａｎｕｓｅＸＳｌ２８ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ

ａｓｔｈｅｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｕｓｅｔｈｅＯＶ７６２０ｄｉｇｉｔａｌｃａｍｅｒａｔｏａｃｑｕｉｒｅｉｍａｇｅｓ；ａｎｄｉｎｓｏｆｔｗａｒｅ，ｏｎｅ

ｃａｎｕｓｅｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＇ｓｉｎｔｅｒｒｕｐｔ

ｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｅｆｉｅｌｄｓｃａｎｓ，ａｎｄｕｓｅｆｒａｍｅ—ｒａｔｅ

ｗａｙｔｏ

ｃｏｌｌｅｃｔｉｍａｇｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＯＶ７６２０

图像采集依据输入信号类型可以分为模拟、数字制式图像采集；根据采集信号颜色可分为黑白、灰度、彩色图像采集；有基于ＤＳＰ、ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ／ＥＰＬＤ、ＡＲＭ、单片机等器件构成的图像采集系统。…其中，ＤＳＰ构建的图像采集系统的优点：高速、实时，缺点：算法复杂；ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ／ＥＰＬＤ构建的图像采集系统的优点：成本低、易于集成，缺点：功能略弱，ＡＲＭ构建的图像采集系统的优点：耗电少、性能较强，缺点：较难掌握；单片机构成的图像采集系统的优点：综合性能强，缺点：速度略慢，还有以上几种相结合的图像采集系统以及其它方案。怛３系统主要应用于远程无线图像传输。１系统的总体组成和功能系统为了实现视频采集，考虑综合性价比等因素，选用Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司的１６位高性能单片机一ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８，它的最高总线速度在１６—９６ＭＨｚ。采样系统的硬件部分，选择ＯＶ７６２０数字摄像头，它是一种ＣＭＯＳ图像传感器，【３１被广泛应用在网络摄像头、摄像手机等产品中。采集程序通过下载器下载到单片机，利用单片机控制ＯＶ７６２０采集图像，并通过３芯转ＤＢ９ＩｔＳ一２３２串口通信线传输，利用上位机软件在ＰＣ上显示，系统组成框图如图１所示。设计中采用的ｘｓｌ２８单片机其ＲＡＭ存储器的存储数据空间只有８ｋ，【４’所以采集到的图像只有一部分能够显示，如图２所示。为了解决这个问题，在外部加上一个存储芯片，用以扩大它的存储空间。采用的Ａ１４２２ｂ视频存储芯片有３８４×８ｂｉｔ

收稿只期：２０１１—０３一Ｏｌ作者简介：崔业梅（１９８３一），女，江苏无锡人，在读硕士研究生，研究方向为嵌入式系统。

・６０・

万方数据第ｌ期＊ｎ梅《于氍＾式系娆的图像采集系绕的先进先出存储系统、支持、。Ｇ＾ＣＣＩＲ．ＮＴＳＣ．ＰＡＬａｎｄＨＩ）３、＿各种制式．独立的读写豫作．高进异步址弹通进．３３Ｖ供电．满足了本次设计对存储器的要求．将秉架到的图像数据存储到谚芯片内群．当上位机谶取数据时再由单片机控制儿中馥Ｈ：所存数据，枉Ｉｂ脑Ｅ艟示，这样便能看主ｌ｜完拯的圈像信息了．，

Ⅲ２ＯＶ７６２０采非到∞措像２ｘｓ】２８与０Ｖ７６２０的连接接口ｘｓｌ２８与０Ｖ７６２０的接Ｅｌ电路如闱３所小本设计主要用副ｏ、７６２０摄像头的Ｉ—ｇ引脚（＇１０一Ｙ７，８位敛据接口）、行场信号引脚｝¨数据时钟引脚。０Ｖ７６２０选用ＹＵＶ１６位的敷据制式，提取其中的Ｙ信号（Ｙ０一Ｙ７）即亮腰信４，咋成藏鹰【≈像。使用ＨＲＥＦ一行同步侪号、ＶＳＹＮＣ一场同少信号为＿聚浆控制佶０。“囤３ＸＳｌ２８与（Ｊ＂６加的连接接ｕ３图像采集及串口传精程序ｕｍｉｇｎｅｄｃｈａｒｐｉｘｅｌ［４０００］；ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｉａｄｃｘ＝０，ｌｏｗ＝０ｖｏｉｄ…ｈｏ¨１ｕｎｓｉｇｎｅｄｒｈｒｃｏｍｎｕｎｄ＝０．ｒｃｇｉｓｔｅｌｒ㈨ｎ［Ｉｆ）ｊ；ｕｎｓｉｇｍ：ｄｉｍＩ，Ｊ；Ｄｌ女ｂｌｃＩｎ㈣ｐ“；／・中断使能关闭ｔ／ＳｅｔＢｕｓＣＩＫ＿８８Ｍ（）：ＤＤＲＡ＝０ｘ００，／＋Ａ口设为输＾辅＾采篓到的罔像数据・／ＤＤＲＢ＝Ｏｘ７Ｆ；／・０ｆＩ的ｐｂ７方向窟卫山输＾．接场信号＋／ＤＤＲＥ＝Ｏｘ００；／十ＥＥｌ方向定义为输＾ｔ／ＤＤＩｕ＝０ｘ００；／・Ｊ口方向定卫为输＾；／ＤＤＲｔ’＝Ｏｘ００，／・Ｐ口方向定卫为输＾＋／ｄｉｂｂｌｅｉｒｑ—ｐｊ６（）；／・关闭行中断；／

ＳＣｌＩｎｋ（）：／＋串口初好化ｔ／Ｅ．ａｂｌｅｌｍｅ州ｐｔｓ．／・中断使能・／ｃｏｍｍａｎｄ＝ＳＣＩ—ＲＸＤ（）；／＋串口接ｑｚ命令。／Ｉｆｆｃｏｍｍａｎｄ＝＃Ｃ’ｗｈｉｌｅ（¨

ｗｈｉｌｅ（ＰＯＲｑ’Ｂ—ＰＢ７＝＝Ｉ）．／＋场扫描进’ｉ中，等待＋／ｎｈｉｌｅ（！（ＰＯＲＴＢ—ＰＢ７＝＝１））．／＋场信号凭敛＃／ｅｎａｂｌｅ。ｑ一¨６（）；／・扦打中断｝／ｆｏｒ（Ｊ１０；】‘１０００，ｊ＋＋）

露蓄

万方数据长沙航空职业技术学院学报第１１卷｛ｄｅｌａｙ＿ｕｓ（１０）；｝ｆｏｒ（ｊ＝０；ｊ＜４０００；ｊ＋＋）｛ＳＣＩ＿ＴＸＤ（ｐｉｘｅｌ［ｊ］）；｝

ｉｎｄｅｘ＝０；｝｝

｝ｖｏｉｄｉｎｔｅｒｒｕｐｔ２４ｉｒｑ＿ｐｊ６（ｖｏｉｄ）／／Ｊ口是通用的

中断向量是２４｛ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｉ＝０；

ｆｏｒ（ｉ＿０；ｉ＜１００；ｉ＋＋）／木总共采集１００个点水／｛ｐｉｘｅｌ［ｉｎｄｅｘ＋＋］＝ＰＯＲＴＡ；｝ｉｆ（ｉｎｄｅｘ＝＝４０００）｛ｉｎｄｅｘ＝０；ｄｉｓａｂｌｅ—ｉｒｑ—ｐｊ６（）；／术当一场场采集结束后，关闭行中断木／｝ＰＩＦＪ＿ＰＩＦＪ６＝１；／木行信号有效丰／｝ｖｏｉｄＳＣＩ—Ｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ）｛ＳＣＩＯＢＤ＝４８；／／２６；／／５２；／堆波特率９６００ｂｐｓ５２木／ＳＣＩＯＣＲｌ＝０；／木正常８位模式，无奇偶效验宰／ＳＣＩＯＣＲ２＝ＯｘＯＣ；／／０ｘ２Ｃ；／宰接收中断允许宰／｝／术串口发送函数木／ｖｏｉｄｓｃｉＴＸＤ（ｕｅｈａｒｄａｔａ）｛ｂｙｔｅｔｍｐ；ｗｈｉｌｅ（！（ＳＣＩＯＳＲｌ＆Ｏｘ８０））；／幸等待清空缓冲区书／．ＳＣＩＯＤＲＨ＝０ｘ００；／宰发送一个字节，高位置零书／ＳＣＩＯＤＲＬ＝ｄａｔａ；／木发送数据术／ｔｒａｐ＝ＳＣＩＯＳＲｌ；／＇｜清除标志木／｝／木串口接收函数水／ｃｈａｒＳＣＩ—ＲＸＤ（ｖｏｉｄ）｛ｕｃｈａｒｃｈ；ｗｈｉｌｅ（！（ＳＣＩＯＳＲｌ＆Ｏｘ２０））；／木等待接收数据完毕木／ＳＣＩＯＳＲｌ一ＲＤＲＦ＝１；／木数据寄存器中的数据已就绪，等待读取宰／ｃｈ＝ＳＣＩＯＤＲＬ；／木将数据读到ｃｈ中木／ｒｅｔｕｒｎｃｈ；／宰返回ｃｈ的值水／｝４系统分析本设计首先进行单片机最小系统的调试，然后通过单片机的中断功能控制控制摄像头的行场扫描，其次是让摄像头将采集到的图像数据通过Ｌ／Ｏ口存储在单片机内，然后实现单片机与ｐｃ串口的通信，单片机将接收到的数据由３芯转ＤＢ９ＲＳ一２３２串口通信线传到串口，再用上位机软件查看摄像头采集到的图像数据，这样就实现了单片机控制摄像并显示图像的功能。５结束语此次设计中采用的ｘｓｌ２８单片机其ＲＡＭ存储器的存储数据空间只有８ｋ，存储容量太小，所以采集到的图像只有一部分能够显示。为了解决这个问题，在外部加上一个ＦＩＦＯ存储芯片ＡＩＡ２２Ｂ，用以扩大它的存储空间，最终效果较为满意。

参考文献：【１］王宜怀，刘晓升．嵌入式基础与实践【Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００７：６６—６９，１３７，３１１．［２］姜晖，梁俊明，任高星．基于嵌入式系统的图像采集与压缩［ｊ］．光电技术应用，２００９，（１）．［３］苏宛新，程灵燕，程飞燕．基于ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ的实时视

频信号处理系统设计［Ｊ］．液晶与显示，２０１０，（１）．［４］雷霏霖，梁志毅．基于ＣＭＯＳ传感器ＯＶ７６２０采集系统设计［Ｊ］．电子测量技术，２００８，（１２）．［５］刘伟．基于ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８微控制器的智能车硬件设计【Ｊ］．电子设计工程，２０１０，（１）．［编校：丁海燕］

・６２・万方数据基于嵌入式系统的图像采集系统作者：崔业梅， CUI Yemei作者单位：无锡商业职业技术学院,江苏无锡,214153刊名：长沙航空职业技术学院学报

英文刊名：JOURNAL OF CHANGSHA AERONAUTICAL VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE年，卷(期)：2011,11(1)

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