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利用USB2.0單片機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集
摘要:主要論述利用USB2.0單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)高分辨率(640×480點(diǎn)陣以上)、快速(24幀/s以上)全數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集、傳輸?shù)脑、方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),以及相應(yīng)的固件程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:USB2.0 接口技術(shù) 數(shù)字圖像 單片機(jī)
引言
傳統(tǒng)的方法是用視頻采集卡(如1394)對視頻信號進(jìn)行采集,利用相應(yīng)的軟件傳給PC機(jī),既不方便,也不經(jīng)濟(jì)。本文介紹一種利用Cypress公司2002年發(fā)布的世界上第一塊帶 有USB2.0接口的芯片CY7C68013與PC機(jī)(主板為支持USB2.0的華碩主板PB533)實(shí)現(xiàn)了高分辨率(640×480點(diǎn)陣以上)、快速(24幀/s以上)、全數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。
1 數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集原理
數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集原理如圖1所示。在圖1中,以O(shè)mnivision technologies公司的OV7620/7120芯片作為圖像采集芯片,其主要特點(diǎn)是該芯片可提供0.5~30幀/s,640×480像素點(diǎn)陣CMOS的彩色或黑白數(shù)字圖像,工作頻率為27MHz,像素時(shí)鐘為27MHz;以Cypress公司的CY7C68013作為CPU控制和USB2.0接口芯片,該芯片的主要特點(diǎn)是在一塊芯片上集成了USB2.0內(nèi)核和引擎、一個(gè)增強(qiáng)型51系列的微處理器,及可編程外圍接口的芯片,提供了高效率的時(shí)序解決方案,在這種有獨(dú)創(chuàng)性的結(jié)構(gòu)下,仍然使用低價(jià)位的51系列的微處理器,其數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到56MB/s,可以提供USB2.0的最大帶寬。因此在圖1中,CPU控制和USB2.0接口芯片選擇了上述芯片。圖像芯片(OV7620/7120)所采集的圖像數(shù)據(jù)按設(shè)定的頻率(0.5~30幀/s),在CY7C68013內(nèi)部51CPU的控制下,直接將其送到CY7C68013的FIFO緩沖區(qū),再由其內(nèi)部的USB2.0接口通過USB電纜將其圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
2 數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)傳輸
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)傳輸,必須解決影響實(shí)時(shí)傳輸?shù)膸状笠蛩兀阂皇菆D像芯片采集速度;二是圖像芯片與CY7C68013的FIFO緩沖區(qū)之間的傳輸速度;三是CY7C68013內(nèi)部的USB2.0與帶有USB2.0接口計(jì)算機(jī)之間的傳輸速度;四是計(jì)算機(jī)中應(yīng)用軟件的接收圖像、處理圖像速度。以下將分別加以具體說明。
(1)圖像芯片采集速度
圖像芯片采集速度是選擇圖像芯片的關(guān)鍵指標(biāo),在該指標(biāo)滿足的前提下,選取圖像分辨率相對較高的圖像芯片。如可以選取Photobit公司的PB-0300或Omnivision公司的OV7620以及Philips公司的SAA7111等高分辨率圖像采集及處理芯片。
(2)圖像芯片與CY7C68013的傳輸速度
一般的,對于大多數(shù)CMOS數(shù)字圖像采集和處理芯片,其數(shù)據(jù)傳輸速度為其像素時(shí)鐘,與其工作頻率基
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