崔業(yè)梅

（無錫商業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇無錫 214153）

基于嵌入式系統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)

崔業(yè)梅

（無錫商業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇無錫 214153）

介紹使用Freescale公司MC9S12XS128單片機通過中斷功能，控制OV7620攝像頭采集圖像并利用上位機軟件在pc上顯示的設計過程。硬件上使用XS128單片機為主控系統(tǒng)，利用OV7620數(shù)字攝像頭采集圖像;軟件上用單片機中斷功能控制行場掃描，采用隔行掃描的方式采集圖像。

圖像采集;單片機;OV7620

圖像采集依據(jù)輸入信號類型可以分為模擬、數(shù)字制式圖像采集;根據(jù)采集信號顏色可分為黑白、灰度、彩色圖像采集;有基于DSP、FPGA/CPLD/ EPLD、ARM、單片機等器件構成的圖像采集系統(tǒng)。［1］其中，DSP構建的圖像采集系統(tǒng)的優(yōu)點：高速、實時，缺點：算法復雜;FPGA/CPLD/EPLD構建的圖像采集系統(tǒng)的優(yōu)點：成本低、易于集成，缺點：功能略弱，ARM構建的圖像采集系統(tǒng)的優(yōu)點：耗電少、性能較強，缺點：較難掌握;單片機構成的圖像采集系統(tǒng)的優(yōu)點：綜合性能強，缺點：速度略慢，還有以上幾種相結合的圖像采集系統(tǒng)以及其它方案。［2］系統(tǒng)主要應用于遠程無線圖像傳輸。

1 系統(tǒng)的總體組成和功能

系統(tǒng)為了實現(xiàn)視頻采集，考慮綜合性價比等因素，選用Freescale公司的16位高性能單片機—MC9S12XS128，它的最高總線速度在16－96MHz。

采樣系統(tǒng)的硬件部分，選擇OV7620數(shù)字攝像頭，它是一種CMOS圖像傳感器，［3］被廣泛應用在網(wǎng)絡攝像頭、攝像手機等產品中。

采集程序通過下載器下載到單片機，利用單片機控制OV7620采集圖像，并通過3芯轉DB9 RS－232串口通信線傳輸，利用上位機軟件在PC上顯示，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

設計中采用的xs128單片機其RAM存儲器的存儲數(shù)據(jù)空間只有8k，［4］所以采集到的圖像只有一部分能夠顯示，如圖2所示。為了解決這個問題，在外部加上一個存儲芯片，用以擴大它的存儲空間。采用的Al422b視頻存儲芯片有384×8bit的先進先出存儲系統(tǒng)，支持VGA，CCIR，NTSC，PAL and HDTV各種制式，獨立的讀寫操作，高速異步處理通道，3．3V供電，滿足了本次設計對存儲器的要求，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到該芯片內部，當上位機讀取數(shù)據(jù)時再由單片機控制從中讀出所存數(shù)據(jù)，在電腦上顯示，這樣便能看到完整的圖像信息了。

圖1 系統(tǒng)總體組成圖

圖2 OV7620采集到的圖像

2 XS128與OV7620的連接接口

XS128與OV7620的接口電路如圖3所示，本設計主要用到OV7620攝像頭的1－8引腳（Y0－Y7，8位數(shù)據(jù)接口）、行場信號引腳和數(shù)據(jù)時鐘引腳。OV7620選用YUV 16位的數(shù)據(jù)制式，提取其中的Y信號（Y0－Y7）即亮度信息，生成灰度圖像。使用HREF－行同步信號、VSYNC－場同步信號為采集控制信號。［5］

圖3 XS128與OV7620的連接接口

3 圖像采集及串口傳輸程序

4 系統(tǒng)分析

本設計首先進行單片機最小系統(tǒng)的調試，然后通過單片機的中斷功能控制控制攝像頭的行場掃描，其次是讓攝像頭將采集到的圖像數(shù)據(jù)通過I/O口存儲在單片機內，然后實現(xiàn)單片機與pc串口的通信，單片機將接收到的數(shù)據(jù)由3芯轉DB9RS－232串口通信線傳到串口，再用上位機軟件查看攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)，這樣就實現(xiàn)了單片機控制攝像并顯示圖像的功能。

5 結束語

此次設計中采用的xs128單片機其RAM存儲器的存儲數(shù)據(jù)空間只有8k，存儲容量太小，所以采集到的圖像只有一部分能夠顯示。為了解決這個問題，在外部加上一個FIFO存儲芯片AL422B，用以擴大它的存儲空間，最終效果較為滿意。

［1］王宜懷，劉曉升．嵌入式基礎與實踐［M］．北京：清華大學出版社，2007：66－69，137，311．

［2］姜暉，梁俊明，任高星．基于嵌入式系統(tǒng)的圖像采集與壓縮［J］．光電技術應用，2009，（1）．

［3］蘇宛新，程靈燕，程飛燕．基于DSP+FPGA的實時視頻信號處理系統(tǒng)設計［J］．液晶與顯示，2010，（1）．

［4］雷霏霖，梁志毅．基于CMOS傳感器OV7620采集系統(tǒng)設計［J］．電子測量技術，2008，（12）．

［5］劉偉．基于MC9S12XS128微控制器的智能車硬件設計［J］．電子設計工程，2010，（1）．

［編校：丁海燕］

Image Collection System Design Based on Embedded System

CUIYemei
（Wuxi Institute of Commerce，Wuxi Jiangsu 214153）

This paper introduces how to use MC9S12XS128 microcontroller of Freescale company，by interrupting function，to control OV7620 camera and use the PC software to acquire images in the PC．Then images are displayed on the design process．In hardware，one can use XS128 microcomputer as themaster control system，use the OV7620 digital camera to acquire images;and in software，one can use themicrocontroller＇s interrupt function to control line field scans，and use frame－rate way to collect images．

image collection;microcontroller;OV7620

TP368．1

A

1671－9654（2011）01－060－03

2011－03－01

崔業(yè)梅（1983－），女，江蘇無錫人，在讀碩士研究生，研究方向為嵌入式系統(tǒng)。