基于USB摄像头的嵌入式图像采集系统设计
基于嵌入式平台的面阵CCD图像采集系统
声放大和相关双采样输出数字信号， 数字图像信号
通过 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ临时存储到 Ｓ Ａ 中 ， ＲＭ 并根据 需要 进行
第９ 第 期 ２ ３ 卷
萎
避 篓
度决定。相关双采样 电路的传递函数为：
Ｔｓ （ ）＝ Ｔ ｏ
３ ９
相 关 图像处理 ， 把数据 图像 显示在 Ｌ Ｄ上 。 并 Ｃ
Ｓ Ｃ 复位信号 Ｒ Ｔ以及用于变换漏极反模糊偏 Ｒ， ， Ｓ 置供应 电压 Ｏ Ｂ Ｃ ３Ｂ有多种读出模 式 ， Ｄ 。Ｔ ２７ 可
选择单通道或双通道输出。选择不同模式 ， 其驱
誊 溅 藿
譬Ｉ 翊
ｒ。’ 。 ． ＇ －
第９第 期 ２ ３ 卷
Ｉ
克
Ｉ扦 — 出一 芒 粤ｌ— — ｊ ！ —
０． ２ ％ 。 ０５
的输 出端 发送 出去 。
Ｖ ｒｏ 语言实现的。根据时序 的各个时段进行 ｅｌ ｉｇ
有 限 状 态 机 的设计 。各 个状 态 的转 移 如 图 ４所
示。
采集图像的最后 １ 个阶段就是要把存储 区的 像素经过串行寄存器发送到输出端。读 出期包含
工作 流程 为： 物体 图像经 过光 学 系统后 在
Ｃ Ｄ上成像 ， Ｃ Ｄ图像传感器进行光 电转换 ， Ｃ 由 Ｃ
Ｃ Ｄ芯片在 Ｆ Ｇ Ｃ Ｐ Ａ时序驱动下输出微弱的模拟信 号。模拟信号通过信号处理器 Ｖ Ｐ２０进行低噪 Ｓ２ １
２ 面阵 Ｃ Ｄ 图像采集系统组成 Ｃ
图像采集 系统 的硬 件 结构 如 图 １所 示 ， 由光 学系统 、Ｃ Ｃ Ｄ芯 片 、Ｐ Ａ驱动 时序 、／ ＦＧ Ａ Ｄ转换 器 、
ｒ： ＝ 一
。
弱的场所 ， 应该根据实际情况 ， 配合光学系统 ， 选
研究内容英文翻译
研究内容英文翻译研究内容research content;study content;Content双语例句全部research contents contents research content study content Content1.总之，GIS应用服务器负载平衡是分布式GIS的重要研究内容。
In conclusion, the load balancing of GIS application server is important research contents of distributed GIS.2.具体研究内容如下：1.基于RGB综合显著性的彩色图像分割方法研究。
The concrete research contents are as follows. 1. Color image segmentation based on RGB comprehensive information saliency.3.所以本课题的主要研究内容就是构建Office安全功能并验证设计与实现的一致性并消除实现与设计原形的歧义。
So the main idea of the subject is how to construct Office security functions and verify the design.4.本文的研究内容是设计开发一个基于USB摄像头的嵌入式图像采集系统。
The process of designing a image-capturing system with a USB webcamera based on embedded system is described.5.本文的研究内容就是设计SO2和H2S气体浓度测量装置。
This study is to design SO2 and H2S gas concentration measurement devices.。
基于CCD图像传感器的嵌入式检测系统设计
基于CCD图像传感器的嵌入式检测系统设计随着科技的发展，数字图像处理技术被广泛应用到许多领域中，其中嵌入式检测系统是应用比较广泛的一个领域。
基于CCD图像传感器的嵌入式检测系统是实现人工智能和机器视觉的重要手段之一。
在本文中，将探讨一种基于CCD图像传感器的嵌入式检测系统设计。
1. 系统架构该系统架构包括图像采集模块、图像预处理模块、特征提取模块、分类器模块和决策模块。
其中图像采集模块主要用于采集需要检测的图像，图像预处理模块主要用于滤除噪声、增强图像对比度等预处理操作，特征提取模块主要用于提取特征信息，分类器模块主要用于根据特征信息对图像进行分类，最后决策模块主要用于对检测结果进行判断。
2. 图像采集模块图像采集模块主要由CCD图像传感器和采集接口组成。
采用CCD图像传感器的主要优点是其灵敏度高、信噪比高、响应速度较快等特点，因此可以用于高精度的图像采集。
采集接口一般采用USB、CSI等标准接口，以便于系统与其他设备的连接。
3. 图像预处理模块图像预处理模块主要包括图像去噪、图像增强、图像分割等处理。
其中，图像去噪是一项非常重要的预处理步骤，它可以去除常见的噪声如高斯噪声、椒盐噪声等，提高图像质量。
图像增强主要用于增加图像对比度，以便于特征提取和分类器分析。
图像分割主要是将图像分为若干个区域，以便于后续处理。
4. 特征提取模块特征提取模块主要是对图像进行特征提取，以便于分类器对图像进行分析。
特征提取的方法包括传统的特征提取方法和深度学习的特征提取方法。
传统的特征提取方法包括灰度共生矩阵、LBP特征、HOG特征、SIFT特征等；深度学习的特征提取方法则利用卷积神经网络进行特征提取。
5. 分类器模块分类器模块是对特征提取后的图像进行分类，常用的分类器有SVM、KNN、决策树等。
分类器模块的性能对系统的检测性能具有很大的影响，因此需要根据实际需求选择合适的分类器。
6. 决策模块决策模块主要用于对分类器输出的结果进行判断，以便于得到最终的检测结果。
基于嵌入式技术的线阵CCD图像采集系统
基于嵌入式技术的线阵CCD图像采集系统秦刚;李韩【摘要】文中设计了一种基于嵌入式微控制器S3C2440和线阵CCD芯片TCD1200D的条形码图像采集系统.系统集图像信号的驱动、图像的采集、存储与显示为一体,通过S3 C2440的GPIO来模拟TCD1200D的驱动时序,并通过软件编程方式实现其驱动时序,利用S3C2440的片内AD实时采集CCD信号,同时将采集到的CCD信号通过USB端口传输到PC机.在PC端用VC6.0编写了CCD信号显示软件界面,用于信号数据处理后的图像显示.试验结果表明,所设计的系统能够正确显示条形码图像,且该系统具有实时性高、检测准确、可扩张性强等优点,实际使用效果良好.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P67-68,71)【关键词】条形码图像采集;嵌入式技术;线阵CCD【作者】秦刚;李韩【作者单位】西安工业大学电子信息工程学院,陕西西安710021;西安工业大学电子信息工程学院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TP2420 引言线阵CCD(charge coupled devices)电荷耦合器件是图像传感器的一种，该器件可将光学信号直接转换为模拟的电流信号，转换之后的模拟电流信号经过放大和模数转换，可实现图像的采集、存储、传输、处理和显示。
线阵CCD具有体积小、功耗低、灵敏度高、响应速度快、像素集成度高、成本低等特点，其光效率可达到70%(能捕捉到入射光的70%)，优于传统菲林(底片)的2%，因此，线阵CCD 成为测试技术和现代光电子学的应用器件中最富有成果、最活跃的器件之一。
为了得到有效的信噪比较高的CCD信号，文中设计出了一套可靠且高效的线阵CCD信号采集系统[1]。
ARM是一种16/32位的低成本、低功耗、高性能的嵌入式RISC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)微处理器。
嵌入式囹像采集系统的设计与实现
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ １ 文 献标 识 码 ：Ｂ
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ ｒ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ Ｉ ａ ｅｃ ｐｔ ｉ ｙ ｔｍ ｓｇ ｎ ｅ ｌｚ ｔｏ ｆｔ ｍ ｇ ａ ｕｒｎｇ ｓ ｓｅ
中， Ｓ Ｕ Ｂ接口的摄像头以其廉价和快捷等优点被大量使用 在各种 图像采集系统 中。值得一提的是 ， 一些 Ａ Ｍ 微处 Ｒ
维普资讯
电
子
测
量
技
术
第３ ０卷 第 ６ 期
２０ 年 ６ ０７ 月
ＥＬＥＣ ＴＲ０ＮＩ Ｃ Ｍ ＥＡＳ ＲＥＭＩ Ｕ ＥＮＴ Ｔ日ＣＨ Ｎ０ＬＯＧＹ
嵌入 式 囹像 集 系 的设计 与 实 现 采 统
吴 晴 周
（ 京 工 业 大 学 北 京 北
Ａｂ ｔａ ｔ ｏｌｗｉｇ ｔｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙａ ｄｓ ｃｅｙ，ａｌ ｉｄ ｆｍａ ｈｎ － ｉｉｎｓ ｓｅ ｂ ｓ ｎｄｇｔｌｉ ａ ｅ ｓｒ ｃ ：Ｆ ｌ ｏ ｎ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ｉｔ ｏ ｔ ｌｋｎ ｓｏ ｃ ｉｅｖｓｏ ｙ ｔｍ ａ ｅｏ ｉｉ ｇ ａ ｍ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｅｈ ｏｏ Ｙｈ ｖ ｅ ｎｕ ｅ ｎ ｏ ｉｌ ｅｄ ，ｓ ｃ ｓｍｏ ｉｏ ｉｇｆｅｄ，ｉｄ ｓｒ ａ ｕ ｅ ｅ ｔｆｅ ｒｃ ｓ ｉｇ ｔｃ ｎ ｉｇ ａ ｅｂ ｅ ｓ ｄｉ ｍ ｙｓ ｃａ ｌｓ ｕ ｈａ ｎｔｒｎ ｌ ｎ ｕ ｔｙｍｅ ｓ ｒｍ ｎ ｌｄ，ｒ ｈ ｔ ｎａ ｉ ｆ ｉ ｉ ｏ ｏ ｆ ｅ ｔ，ａ ｄ ｉ ａ ｅｃ ｐ ｕ ｉｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｆｔｅｍｏ ｔｉ ｏ ｔｎ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ Ａｆｅ ｅｒｓ ｒｈ ａ ｄ ｃｍ ｐ ｒｓ ｎ ｉ ｄｅｃ ｎ ｇ ａ ｔ ｒｎ ｅｈ ｏｏ ｙｉ ｏ ｅｏ ｓ ｌ ｍ ｓ ｈ ｍｐ ｒａ ｔｔｃ ｎ ｌｇｅ． ｔｒｔ ｅｅ ｃ ｎ ｏ ａ ｉ ｈ ａ ｏ
uvc摄像头方案
UVC摄像头方案概述UVC（USB Video Class）是一种基于USB接口的视频设备规范，用于定义USB摄像头的通信协议。
UVC摄像头方案基于UVC规范开发，使得摄像头能够直接通过USB接口连接到计算机，并且在各种操作系统上无需安装驱动程序即可使用。
本文将介绍UVC摄像头方案的原理、优势以及应用场景。
UVC摄像头方案原理UVC摄像头方案基于UVC规范实现，摄像头通过USB接口与计算机连接，利用UVC协议进行数据传输。
UVC规范定义了一种标准的视频流格式，使得摄像头能够以统一的方式向计算机输出视频数据。
计算机操作系统在识别到UVC摄像头后，自动加载UVC驱动，并将摄像头识别为视频输入设备。
UVC摄像头方案的关键特点包括： - 即插即用：无需安装额外驱动程序，摄像头可以直接使用。
- 跨平台支持：支持Windows、Mac OS和Linux等操作系统。
- 高度兼容性：遵循UVC规范的摄像头可与任何支持UVC的设备连接。
- 高质量视频：支持高分辨率、高帧率的视频输出。
- 灵活性：可通过调整摄像头参数来适应不同的应用场景。
UVC摄像头方案的优势即插即用UVC摄像头方案的最大优势之一是即插即用的特性。
传统摄像头通常需要安装特定的驱动程序才能使用，而UVC摄像头则可以直接通过USB接口与计算机连接，无需额外的驱动程序。
这种即插即用的特性使得UVC摄像头方案非常方便，用户不需要花费时间和精力去寻找和安装适配的驱动程序。
跨平台支持UVC摄像头方案在不同的操作系统上都能够正常工作，包括Windows、Mac OS和Linux等。
这种跨平台的支持使得UVC摄像头可以在不同的设备上使用，无论是台式机、笔记本还是嵌入式设备，都可以轻松接入UVC摄像头并进行视频通信。
同时，开发者也可以更轻松地开发跨平台的应用程序，而不需要为每个操作系统编写不同的驱动程序。
高度兼容性UVC摄像头方案遵循UVC规范，可以与任何支持UVC的设备进行连接。
基于嵌入式芯片的智能监控系统设计
基于嵌入式芯片的智能监控系统设计【摘要】随着信息化技术的高速发展，智能监控系统对于多维信息的采集与可视化系统通常采用嵌入式芯片进行系统的设计。
本文主要从智能化系统的原理出发，对嵌入式芯片的选择、系统平台的搭建进行探讨，对智能监控系统的重要性加以诠释。
【关键词】嵌入式芯片；智能监控系统设计前言随着信息化技术和芯片技术的快速发展，监控系统做为智能工厂的重要组成部分，可以实时监控生产过程中的信息（日照、温度、湿度、电流、电压、视频）使得原来的集中化生产转向智能化、信息化生产。
智能工程产业的资源虚拟化以及制造工程中的信息化与智能化使得智能监控系统已成为大势所趋。
面对如此趋势，进一步优化多维信息采集系统以及可视化系统，在生产过程中融入智能控制系统，使得机器具备更高的分析判断能力，有助于提高工厂的生产效率。
一、智能系统的理论原理智能系统具有包括智能信息、智能反馈、智能决策等方面的特点,在被控制对象与环境所具有的高度复杂性与不确定性等方面具有相应的克制作用,而智能系统理论原理又包括深度学习理论与分层递阶智能控制理论。
深度学习理论是一种具备对数据进行表征作用学习的一种深层次数据观测理念，由深度学习发展而来的信息观测技术在数据的分析与处理上具有相当大的作用。
而分层递阶智能控制则是利用嵌入式系统与计算机技术相结合，使其具有集中式、分布式的优点，能满足客户的多样化需求。
1.智能监控系统硬件平台的搭建搭建智能监控系统的多维信息采集与可视化系统，在数据采集终端中利用Raspberry Pi作为信息采集的开发板，它是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100 以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。
基于USB接口的数据采集与传输
USB(Universal Serial Bus， 通用串行总线) 是外 设与计算机进行连接的新型接口， 其特点是中低速、 双向、 同步、 低成本， 可动态连接。USB 简化了计算 机与外设的连接。由于其能够以较低 的成本同时连 接 127 种不同的USB设备， 因此被计算机外设硬件 制造商广泛采用。目 USB 技术 已经成为 PC 普 前， 遍流行的技术标准， 而且也逐渐被用 到消费电子和200Biblioteka 年 9 月 第 24 卷第 3 期
扬州教育学院学报 Jour na l of Yangzhou College of Ed ucation
Sept 20 0 6
Vol. 24 ， . 3 No
基 于 USB 接 口的数据 采集与传 输
王 刚
(扬州教育学院 计算机系， 扬州 225002) 江苏
(I ) 数 字摄 像 头 的视 频 解 码 芯 片 采 用 了 LM9618， 该芯片将 CMOS 光感应核与外围支持电 路集成在一起 ， 具有可编程控制和数字视频信号输 出的特点， 其视频为灰度图像 ， 通过 IIC 总线控制。 IIC 总线是一种双向串行总线， 其控制非常简 单， 只有两根信号线; 串行数据线(SDA ) ， 串行时钟 线(SCL) , IIC 总线的串行数据总线(SDA)和串行时 钟线(SCL ) 由单片机的通用 1/ O 口线分别编程模
收稿日 期: 2006 - 07 - 03 作者简介: 王刚 (1974- ) , 男，江苏扬州人 ，扬州教育学院计算机系 助教。
79 .
(1)设备固件是设备运行的核心 ， 其主要的功能 是控制 USB接口 芯片并完成 USB1. 1 协议(包括标 准的设备请求、 厂商请求处理、 设置设备接 口 。 等) (2)USB 总线设备的客户端驱动程序的设计大 多采用 WDM 类型， 驱动程序由三部分组成 : 操作系统即插即用( PnP) 管理器 ， 这一类实现 USB设备的热插拔及动态配置。一旦总线驱动程序 检查到新硬件存在， 管理器先装人最底层 的过 PnP 滤器驱动程序， 并调用其 AddDevice 函数， 该函数创 建一个功能设备对象(FDO) ， 这样就在过滤器驱动 程序和 FDO间建立了水平连接。AddDevice 把 PDO 连接到 FDO上， 管理器继续向上执行， PnP 装入并调 用每个低层过滤器、 功能驱动程序 、 每个高层滤波 器， 直到完成整个堆楼 电源管理器管理整个系统的电源， 负责设备的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
USB总线技术的应用目录一、课题简介 (3)二、系统框图 (3)三、系统工作原理 (4)3．1 USB设备基础 (4)3. 2 USB驱动体系结构 (5)四、硬件设计 (7)4. 1 USB 摄像头SPCA561A (7)4. 2 USB 主机控制器CH374 (8)4. 3 USB 同步传输原理 (8)4. 4 视频数据采集过程 (9)五、软件设计 (9)5. 1 USB 摄像头初始化 (9)5. 2 同步传输和图像帧处理 (10)5. 3 图像数据的预编码 (11)六、结语 (12)基于USB摄像头的嵌入式图像采集系统设计一、课题简介名称：手势识别功能：通过摄像头对手势的前后左右的识别，使显示器上的页面完成转向、翻页、放大、缩小等操作。
包含的总线：USB总线VGA总线CPU内部的数据和地址总线等本文主要介绍与USB相关的内容。
二、系统框图摄像头采集图像信息，通过USB总线传到MCU的FIFO缓冲区，MCU对图像信息数据进行识别和处理，并控制显示器的页面做出与手势动作相对应的操作。
系统框图如下所示：图2 系统框图三、系统工作原理典型的USB 图像采集系统如图3 所示。
USB 系统包含主机和物理设备两个最基本的元素, 一个USB 系统只能有一个USB 主机, 可以连接多个物理设备。
本设计中的设备是USB 摄像头, USB 主机由USB 主机控制器、微处理器及驱动软件构成。
USB 系统工作层次分明: USB接口层提供主机控制器和设备的物理连接;设备层中,USB 主机调用驱动程序通过端点0 发送并获取USB 设备的控制信息; 功能层进行实际数据的传输, 主机必须选择合适的接口和端点, 调用底层驱动提供的接口函数获取USB 摄像头的视频数据流。
图3 USB视频采集系统示意图3．1 USB设备基础USB设备由断点、接口和配置组成，USB驱动程序通常绑定到USB接口上，而不是整个USB设备。
下面介绍几个重要的概念：1．端点U SB通信最基本的形式是通过一个名为端点(endpoint)的东西。
USB端点只能往一个方向传送数据，从主机到设备(称为输出端点)或者从设备到主机(称为输入端点)。
端点可以看作是单向的管道。
USB端点有四种不同的类型，分别具有不同的传送数据的方式：(1)控制端点：它用来控制对USB设备不同部分的访问。
它们通常用于配置设备、获取设备信息、发送命令到设备，或者获取设备的状态报告。
每个USB 设备都有一个名为“端点0”的控制端点，USB核心使用该端点在设备插入时进行设备的配置。
USB协议保证这些传输始终有足够的保留带宽以传送数据到设备。
(2)中断端点：当USB宿主要求设备传输数据时，中断端点就以一个固定的速率来传送少量的数据。
它们通常还用于发送数据到USB设备以控制设备，不过一般不用来传输大量的数据。
USB协议保证这些传输始终有足够的保留带宽以传送数据。
(3)批量端点：它传输大批量的数据。
这些端点通常比中断端点大得多(它们可以一次持有更多的字符)。
它们常见于需要确保没有数据丢失的传输的设备。
USB协议不保证这些传输始终可以在特定的时间内完成。
如果总线上的空间不足以发送整个批量包，它将被分割为多个包进行传输。
这些端点通常出现在打印机、存储设备和网络设备上。
(4)等时端点：它同样可以传送大批量的数据，但数据是否到达是没有保证的。
这些端点用于可以应付数据丢失情况的设备，这类设备更注重于保持一个恒定的数据流。
实时的数据收集(例如音频和视频设备)几乎毫无例外都使用这类端点。
2．接口USB端点被捆绑为接口。
USB接口只处理一种USB逻辑连接，例如鼠标、键盘或者音频流。
一些USB设备具有多个接口，一个USB接口代表了一个基本功能，而每个USB驱动程序控制一个接口，因此对于具有多个接口的USB设备来说，Linux需要有多个不同的驱动程序来处理一个硬件设备。
3．配置USB接口本身被捆绑为配置。
一个USB设备可以有多个配置，而且可以在配置之间切换以改变设备的状态。
3. 2 USB驱动体系结构通用串行总线(USB)是一种外部总线结构，特点是接口统一、方便扩展、支持热插拔，简化了计算机与不同类型外设间的连接。
USB是一种分层总线结构，并且由一个主机控制器来控制，USB主机控制器(host controller)负责询问每一个USB设备是否有数据需要发送，USB不支持设备的直接通信。
图3.2给出了Linux中USB驱动的体系结构。
图3.2 Linux下USB驱动体系结构Linux USB主机驱动由三部分组成：USB主机控制器驱动、USB驱动和不同的USB设备类驱动。
其中USB主机控制器驱动(HCD)是USB主机直接与硬件交互的软件模块，它为上层提供统一的接口，屏蔽掉硬件具体细节。
USB驱动(USBD)是整个USB主机驱动的核心，主要为USB设备类驱动提供相关的接口、提供应用程序访问USB系统的文件接口。
而USB设备类驱动是最终与应用程序交互的软件模块，主要为访问特定的USB设备和应用程序提供接口。
四、硬件设计图4 初步设计框图4. 1 USB 摄像头SPCA561A视频信号的采集一般选择USB 摄像头来实现。
如图4.1.1所示, USB 摄像头SPCA561A 集成了镜头、CMOS 传感器、USB 图像处理器以及USB 控制器。
图4.1 SPCA561A芯片示意图比起直接与微处理器接口的CMOS 传感器, 使用USB 摄像头虽然成本偏高, 但是易于实现, 节省CPU 资源, 传输速度远远高于串口、并口的速度，而且驱动支持非常丰富。
SPCA561A 提供了一种单芯片摄像头解决方案, 它将一个CIF 的CMOS 传感器、一个图像处理器和USB 控制器集成于单芯片, 从而大大降低了成本和开发难度; 缺点是只有10 万像素, 每秒帧数较少, 然而非常适合应用于图像要求不高的小型监控系统。
4. 2 USB 主机控制器CH374CH374 是一个嵌入式USB 总线的通用接口芯片, 支持USB 主机方式和USB 设备方式, 支持低速和全速的控制传输、批量传输、中断传输以及同步传输。
在本地端,CH374 具有8 位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出, 可以方便地挂接到DSP/ MCU/ MPU 等控制器的系统总线上。
大多数嵌入式的USB主机接口芯片并不提供同步传输模式, 而CH374 的一大特点就是提供了同步传输, 使得视频和音频流的传输成为可能。
本系统使用CH 374 作为USB 主机控制器, 如图4所示。
CH374 用总线方式与S3C44B0相连, 微控制器通过读写CH374寄存器实现USB 主机驱动。
4. 3 USB 同步传输原理同步传输主要用来传输音频或视频信号。
这种信息是周期的, 又是实时的, 对信息实时性有很高的要求, 但是对误码率却可以容忍。
所以USB 为这种信息保留90%的带宽, 其他类型的传输在同步传输期间不可以占用。
为保证数据传输的实时性, 同步传输不进行数据错误的重传, 也不在硬件层次上响应一个握手资料包。
同步传输的主机每隔1 ms 发送一个SOF 同步信号, 随后接收设备发送的信号, 其数据流程如图4.3 所示。
图4.3 同步传输流程图在同步传输中, 每一个信包的容量是一定的。
拿SPCA561 来说, 在启动同步传输之前必须设置相应的接口号。
不同的接口号决定将要发送多大的信包容量, 如接口号1 每次发送的信包容量是128 字节, 接口号6 的信包容量是896字节。
接口号通过USB标准设备请求SET _INTERFACE 来设置。
由于CH374 的缓冲区最大为128字节, 所以本设计中使用接口号1, 同步传输每接收一个信包的大小是128 字节容量的信包。
4. 4 视频数据采集过程如图4.4所示, 视频信号由摄像头SPCA561A采集得到, 经过内部的图像处理芯片后编码为规定的格式, 一般为RGB 或者YUV 格式, 但是SPCA561 采用比较特殊的S561 图像格式( 类似于RGB 格式) 。
因为一帧图像的数据量很大, 无法在一个同步信包内传送, 所以将其分割成多个单元, 每个单元前添加包头( 包头的内容包括当前包序号和此图像帧信息) , 组成多个同步信包, 通过FIFO缓冲发送到USB总线上。
主机控制器用同步方式接收每个信包, 并去除包头合并成S561 格式的数据, 组成一个完整的图像帧。
最后由软件将此图像帧预编码成为YUV420格式的图像数据, 以便后续的压缩处理。
图4.4 视频数据采集示意图五、软件设计5. 1 USB 摄像头初始化初始化一个USB 摄像头有两个步骤, 第一步是摄像头的枚举, 第二步是摄像头的自定义设置。
( 1) 设备枚举设备的枚举就是标准设备请求的过程。
对USB 摄像头来说, 枚举的过程依次如下:①获取设备描述符。
通过设备描述符得到端点0 的负载, 也就是最大传送包容量。
②设置地址。
给设备分配一个默认地址0 之外的地址。
③获取配置描述符。
这个过程包括两个阶段, 第1次获取的配置描述符的前4 个字节得到配置描述符的真实长度; 再以真实长度第2 次获取配置描述符, 此描述符包含了设备的配置信息和多个接口信息。
可以从这里得到可以使用的接口号和对应的信包负载。
④设置配置信息。
设置的主要信息是配置描述符中的第5个字段bConf igurationValue。
⑤设置接口。
USB摄像头不同的接口号对应不同的信包负载。
本设计选定的接口号为2, 对应信包负载是128字节。
( 2) 自定义设置USB 摄像头并不是标准USB 外设, 需要很多自定义设置, 可以称之为/ 自定义设备请求0, 它是用标准设备请求包方式传送的, 目的是修改内部寄存器, 对采集图像和压缩方式进行配置。
自定义设备请求的内容非常丰富, 它包含以下几个方面:①时序产生设置。
包括图像采集频率和振荡器的设置等。
②图像处理设置。
包括图像窗口大小、压缩类型、色彩分配等配置属性。
③存储器设置。
对图像缓冲进行设置。
④控制及状态设置。
包括启动及停止图像采集、数据传输方式、当前状态等配置属性。
初始化结束后, 可以根据需要进行图像格式的设定, SPCA561A 支持SQVGA ( 160 x 120) 、QCIF( 176x 144) 、QVGA( 320 x 240) 、CIF( 352 x288) 四种格式。
设定结束后启动摄像头采集, 进行数据传输。
5. 2 同步传输和图像帧处理同步传输的过程非常简单, 甚至不包含握手信息; 但是因为同步传输对时序的要求很高, 所以对同步传输数据的处理颇困难。
此驱动的设计将同步数据的接收用中断服务程序进行处理, 同步数据的处理放在中断服务之外执行。
图5.2.1 同步传输中断①中断服务程序流程如图5.2.1所示。