机器人视觉识别系统研究(4)

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3.4 本章小节

本章主要对图像采集系统的硬件系统做了系统设计，同时给出了图像传感器与ARM处理器之间的接口电路图。并介绍了ARM处理器与液晶屏接口。这样硬件搭建完成，为下一步的软件开发做好了准备。

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第四章 软件设计

4.1 图像数据采集系统软件总体设计

上面一章主要介绍了图像数据采集系统的硬件搭配，如何让硬件在我们的控制下正常工作，实现图像数据采集的目标，便是本章要做的工作。软件设计的模块方框图如图4－1所示。

图4－1 软件设计模块图

SCCB DATA VSYNHREF PCLK DMA 相机接口 S3C2440 处理器 中断 START AHB I/O Port SDRAM OV7725 图像传感器 LCD

S3C2440处理器初始化，通过GPIO模拟SCCB总线初始化OV7725图像传感器，使OV7725产生PCLK、HREF、VSYNC三个同步信号，S3C2440处理器初始化LCD显示器与相机接口，所有初始化完成后，处理器发出开始图像数据采集命令，VSYNC处于低电平时，开始图像数据采集，图像传感器随着三个同步信号，开始送出数据，并通过相机接口保存在SDRAM中，LCD通过LCD控制器以DMA方式在SDRAM中调出数据并显示在LCD上，当VSYNC处于高电平时，一帧图像数据采集完毕，系统会产生一个中断，并由处理器判断其为何种中断，决定图像采集是否继续。

为此，我们可把图像采集系统分为以下四个模块：ARM处理器初始化模块、

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相机接口模块、图像传感器模块和LCD显示模块。

4.2 相机程序

①相机接口概述

S3C2440A 中的CAMIF（相机接口）由7部份组成 – 多元仿真, 捕捉单位，预览缩放，编解码器缩放，预览DMA ，编解码器DMA 与SFR 。该CAMIF支持国际电联- R的BT.601/656 YCbCr 8位标准，最大输入尺寸4096x4096像素（ 2048x2048像素缩放）和两个缩放存在。预览缩放致力于创造小尺寸图像PIP（画中画），编解码器缩放致力于产生图像编解码器有用的图像如平面型YCbCr 4:2:0或4:2:2 。两个主要的DMAs可以做镜相和旋转捕获的移动环境图像。这些特征在文件夹类型的手机中是非常有用的并且生成的测试图案在同步信号输入校准中是有用的，如 CAMHREF, CAMVSYNC. 此外，视频同步信号和像素时钟极性可以通过寄存器组在CAMIF处被转化。 ②相机接口特征

* 外部接口支持ITU-R BT. 601/656 8位模式 * DZI (数字变焦) 能力 *可编程极性视频同步信号

*最大值支持 4096 × 4096像素输入不缩放（ 支持2048 × 2048像素输入缩放） *最大值支持4096 × 4096像素输出为编解码器路径 *最大值支持 640 x 480像素输出为预览路径 *镜头旋转（ X轴， Y轴和180 °旋转）

*画中画和图像编解码器输入图像形式（ 16/24位的RGB格式与YCbCr 4:2:0 / 4:2:2格式信号种类特点：

支持 ITU-R BT.601/656 8bit 模式外部接口，具有 DZI（Digital Zoom in）功能； 视频同步型号的极性可编程； 在没有缩放比例（scaling）时，支持 4096×4096 像素的输入；在有缩放比例时，支持 2048×2048 像素的输入； CODEC path 时，支持 4096×4096 像素输出， PREVIEW path 时，支持 640×480 像素输出； 支持图像的镜像和旋转的方式。

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信号种类如表4－1

表4－1 相机接口信号种类

名称 CAMPCLK 输入/输出 作用 描述 输入 － H/L H/L － － H/L 像素时钟，由相机处理器驱动 帧同步，由相机处理器驱动 水平同步，由相机处理器驱动 像素数据，由相机处理器驱动 相机处理器控制主时钟 相机处理器控制软件重启或关机 CAMVSYNC 输入 CAMHREF CAMDATA 输入 输入 CAMCLKOUT 输出 CAMRESET ④方框图

输出 CAMIF的方框图如图4－2所示。

图4-2

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⑤时序图

ITU-R BT 601时序图如图4－3所示。

图4－3 ITU-R BT 601时序图

⑥两个 DMA 路径

CAMIF有2个DMA路径。P路径（预览路径）和C 路径（编解码器路径）,在AHB总线上是互相分隔的。由于系统总线，两个路径是独立的。P路径为PIP存储RGB图像数据到内存中。C路径为编解码器存储YCbCr 4:2:0或4:2:2图像数据到内存中，如MPEG－4，H.263等。这两个主要的路径支持变量应用，如DSC（数码相机） ， MPEG - 4的视频会议，视频录制等例如，P路径图像可以用作预览图像，C 路径图像可被用作在数码相机应用中的JPEG图像。寄存器组可以单独禁用P路径或C路径。两个DMA路径如图4－5所示。

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