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）

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）

介绍使用Freescale公司MC9S12XS128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XS128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。

图像采集;单片机;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。［1］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。［2］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—MC9S12XS128，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，［3］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DB9 RS－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xs128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Al422b视频存储芯片有384×8bit的先进先出存储系统，支持VGA，CCIR，NTSC，PAL and HDTV各种制式，独立的读写操作，高速异步处理通道，3．3V供电，满足了本次设计对存储器的要求，将采集到的图像数据存储到该芯片内部，当上位机读取数据时再由单片机控制从中读出所存数据，在电脑上显示，这样便能看到完整的图像信息了。

图1 系统总体组成图

图2 OV7620采集到的图像

2 XS128与OV7620的连接接口

XS128与OV7620的接口电路如图3所示，本设计主要用到OV7620摄像头的1－8引脚（Y0－Y7，8位数据接口）、行场信号引脚和数据时钟引脚。OV7620选用YUV 16位的数据制式，提取其中的Y信号（Y0－Y7）即亮度信息，生成灰度图像。使用HREF－行同步信号、VSYNC－场同步信号为采集控制信号。［5］

图3 XS128与OV7620的连接接口

3 图像采集及串口传输程序

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I/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－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xs128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AL422B，用以扩大它的存储空间，最终效果较为满意。

［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MC9S12XS128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］

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

崔业梅（1983－），女，江苏无锡人，在读硕士研究生，研究方向为嵌入式系统。