嵌入式系统原理作业

《嵌入式系统原理》课程大作业

设计题目：基于S3C44BOX的数据采集系统设计

设计要求：利用三星公司的S3C44BOX为主控制器，扩展4M SDRAM、4M FLASH，4*4键盘、LCD显示器，RS-485串行口，利用片上的

A/D设计8路数据采集系统。设计原理图，编制相关程序完成如

下系统功能。

系统功能：1、可利用键盘及显示器控制数据实时采集并显示采集结果；

2、可接受上位机命令完成数据实时采集将采集结果上报上位机；

3、可利用键盘或上位机设置实时时间及每通道的采集周期；

4、系统可以按采样周期完成数据巡测并保存采集数据；

5、可利用键盘或接受上位机命令完成巡测数据上报；

6、周期采集过程中数据上报及存储格式为：

年-月-日-时-分-通道号-采集数据。

7、数据采集过程中利用数字滤波技术处理干扰；、

8、其它功能自定。

基于S3C44BOX的嵌入式机器视觉系统设计

0 引言

由于嵌入式系统具有体积小、性能好、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，目前已经广泛应用于军事国防、消费电子、信息家电、网络通信和工业控制等领域。我们的研究目的开发出一个较为通用的嵌入式系统平台，进行嵌入式操作系统的研究和移植，并将其应用于机器视觉系统中。

1 系统结构

该机器视觉系统由ARM微处理器S3C44B0X，存储器Flash和SDRAM，数码相机模块ZM460，键盘和LCD显示等部分组成。系统组成如图1所示。

2 硬件系统设计

2．1 微处理器$3C44B0X

ARM 是一款32位的精简指令集(RISC)处理器架构，S3C44BOX是SAMSUNG(三星)公司的一款基于ARMTTDMI的SOC芯片，提供3级流水线及冯·诺依曼结构，它一方面具有ARM 处理器低功耗、高性能的优点，同时又具有非常丰富的片上资源，其特点如下所述。

a．内置锁相环(PLL)，系统主频最高达66M H z。

b．8路10位ADC，IIC，IIS总线控制器，5个PWM 定时器。

c．4种工作模式，正常、慢速、闲置和停止。可以根据需要切换系统工作方式，使系统功耗降低到最低限度。

d．内置彩色LCD控制器(最大支持256色的DSTN)、71个通用可编程的I ／O 口和实时时钟(RTC)。

2．2 存储器的选择

系统采用Flash和SDRAM 作为存储器，由于Flash的可固化性，将应用程序烧写在Flash中。在程序存储器采用2 MB 的Nor Flash 芯片SST39V160。在图像采集系统中，对系统的实时性要求比较高，而且数据容量要求比较大，而SDRAM有较高的工作频率和较大的存储容量，所以在系统工作时应该选择SDRAM 作为系统的主存，在系统中选择

K4S641632H作为系统内存，其数据宽度l6位，共有8 MB的存储容量。由于S3C44BOX 的Bank6，7支持SDRAM，因此它与K4S641632H 的连接很简单，也无需软件驱动程序。

2．3 zM46O数码相机模块与系统的接口[2】

目前，基于PC的数字摄像头有很多，但是其驱动程序和应用软件不能用于一般的嵌入式系统之中。因此，只能采用CCD／CMOS图像传感器来制作适合于嵌入式系统需要的数字摄像模块，或者采用某些公司开发的针对嵌入式应用的专用数字摄像头模块。本方案选用了ZM460数码相机模块。ZM460数码相机模块提供一个8 pin的状态控制接口如表1所示，BUSY输出线变为低电平，表明模块正在进行内部操作不能响应主机的命令。一旦主机空闲BUSY 输出线为高电平。当模块开始输

出有效的视频数据时，E0C输出线变为低电平，当一帧有效视频数据结束后，则E0C输出为高电平，用户只要将EOC引脚低电平期间，在串口或并口上输出的数据存储起来，就是一幅完整的JPEG 图片。

此外，ZM460数码相机模块提供一个主模式的8位并行输出接口。DO～D7上的数据在低电平期间改变，由CLK的上升沿锁存，在整个高电平期间都是稳定的。并行输出的速率可以设定为0．96kbit／s，1．92 kbit／s，3．83 kbit／s和5．76 kbit／s。串行端口是ZM460模块的主要控制端口，可以通过此端口设定数据输出速率，拍摄图像的尺寸等参数。模块同时提供了TTL电平和232电平2种输出鉴于串行接口比并行接口简单方便，本方案采用串行接口方式。串行接口的数据格式是：8数据位，1停止位，无校验，默认波特率为19 200 bit／s。用户可以通过初始化命令设定通讯波特率为9 600 bit／s，19 200bit ／s，38 400 bit／s，57 600 bit／s 4种。ZM460数码相机模块与系统的接口如图2所示。

2．4 键盘与LCD显示接口

机器视觉系统的键盘输入部分，可以采用外部中断EINT4，5，6，7，因为这4个中断源的中断人口地址是同一个，再加几个普通I／0中断就可以组成一个中断键盘。系统选用了320×240点阵的LCD模块，使用S3C44BOX的I／0 口对其进行操作。

3 软件设计

3．1 ZM46O模块通信协议’

ZM460与主机间的数据按帧来传送，一共有3种帧结构：命令帧，应答帧和数据帧。命令帧的结构如图3所示，命令字介绍如表2所示。

ZM460在电源供电后，S3C44BOX 微处理器开始对ZM460模块初始化，发送初始化命令UI4#(设定通讯波特率为57 600 bit／s)，模块应答UI。接下来就可以拍摄图像，S3C44BOX微处理器发送：UG1#(拍摄一幅160×128像素的图片)，模块应答UG#，模块发送UPCCOB#(图像大小0beeH B)，接下来ZM460输出一个完整的JPEG文件，文件以“0xFF”，“0xD8”开始，并以“0xFF”，“0xD9”结束。S3C44BOX微处理器将接收到的“0xFF”，“0xD8”和“0xFF”，“0xD9”以及它们之间的数据按顺序保存下来，就得到了一个标准的JPEG文件。S3C44BOX微处理器还应该对接收的数据进行检查，当收到“0xFF”，“0xD9”时，表明文件结束，本次采集过程完成。ZM460数码相机的总时序如图4

所示。