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1、基于DSP图像采集系统设计摘要本设计的功能是实现实时图像采集，以数字处理芯片TMSC54I0A为核心器件，以 CMOS图像传感器OV7660来进行图像采集。本设计首先描述了系统的整体设计思路， 然后分别对系统的硬件部分设计和软件部分设计进行了详细地说明。硬件设计包括电源 模块、图像读入模块、DSP核心电路模块及DSP与PC机串行通信电路模块。在电源模 块中，需要提供3.3V, 5V和1.5V的电源为系统供电；在图像读入模块中，通过SCCB 对OV7660完成有关设置，来实现模拟图像信号到数字图像信号的转变；在DSP核心板 电路模块中，通过对时钟电路设计、复位电路设计、JTAG接口电路及其它电路
2、的设计 完成对DSP最小系统的设计和TMSC5410A存储器的扩展；在DSP与PC机串行通信 电路模块中，通过UART提供的接口编程，来实现TMSC5410A与PC机的高速串行通 信。软件设计包括系统的初始化、OV7660初始化和中断服务程序，这几部分分别可实 现系统初始化，主要针对TMSC54I0A的初始化，使DSP能够正常工作；OV7660初 始化，启动图像采集功能；中断服务程序设计，实现凌攵据的传送和接收。最终，系统完 成了图像采集系统的硬件设计。关键字:图像采集；OV766() ;TMSC541() AHardware Design of Image Capture System ba
3、sedon DSPAbstractThe function of this design is to realize real-time image acquisition to digital processing chip for the core device, TMSC5410A OV7660 by CMOS image sensor to image acquisition. This design first described the systems overall design train of thought, then respectively to the system
4、hardware design and software of design in detail. Hardware design including the power modules, image into modules, DSP core circuit module and DSP and PC serial communication circu让 module.In the power modules, the need to provide 3.3 V, 5V and 1.5 V power supply systems, power supply; In the image
5、into modules, through to SCCB OV7660 complete relevant Settings, to simulate the image signal to the digital image signal change; In DSP core board circuit module, through to the clock circuit design, reset circuit design, JTAG interface circuit and other circuit design completed the design of DSP s
6、mallest system TMSC54I0A memory expansion; and In DSP and PC serial communication circuit module, through the interface programming, provide UART TMSC5410A with a PC to realize the high-speed serial communication. The software design including the system initialization, OV7660 initialization and int
7、errupt service routine, which a few parts can realize system respectively TMSC541OA initialization, mainly in the initialization, make DSP can work normally; OV7660 initialization, start image acquisition function; The interrupt service routine design, realization data transmitting and receiving. Fi
8、nally, the system finished image acquisition system hardware designKeywords： Image capture; OV7660; TMSC5410A摘要IAbstractII1. 绪论11选题背景11.2设计方法和主要研究内容22. 总体设计43. 硬件设计说明73电源模块设计73.2图像读入模块的设计73.2.1图像传感器的选用73.2.2图像传感器硬件的连接设计93.2.3图像传感器与DSP接口设计103.3 DSP核心板电路模块设计133.3.1 DSP的最小系统133.3.2存储器扩展电路设计163.4 DSP与PC
9、机串行通信电路模块设计164. 软件设计说明184程序总体框图184.2程序设计184.2.1系统初始化184.2.2图像传感器OV7660初始化224.2.3中断服务程序设计23总结33致谢34参考文献351绪论1.1选题背景人类获取外界信息的手段有视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多种形式，但绝大部 分（约80%）是来口视觉所接收的图像信息。利用计算机或微处理器对图像信息进行处 理，以满足人的视觉心理和实际应用要求的技术称为数字图像处理技术。随着信息高速 公路、数字地球等概念的提岀以及Internet的广泛应用，数字图像处理科学已经成为一 门与国计民生紧密联系的应用科学，它已为人类带來了巨大的
10、经济和社会效益。通常，图像采集可以分成两类：一类是静态图像采集，也就是扌H摄照片，以得到某 个时刻的图像为H的；另一类是动态图像采集，也就是拍摄视频，以获得某个时间段的 连续图像为H的。静态图像采集可以通过普通的相机拍摄，血后通过扫描把图像数据转化成数字信息 存储，而这些年数码相机的快速发展，使得数码札I机在快速的普及，数码相机直接把拍 摄的图片以数字方式存储在相机的存储卡中，用数码相机扌“摄照片后，可以把存储卡里 的照片直接拷贝、传输到电脑丄，做备份和后期处理。使用数码相机得到图像数据，然后传输到电脑上处理，这个过程图像拍摄和图像处 理分析是分离的，使得如果系统需要对图像的分析结果做实时快速
11、响应，变得不可能。动态图像采集实现方式较多，可以使用现有的摄像机，把摄像的图像存储在磁带上, 后期通过磁带采集设备把存储在磁带上的模拟图像数据转化成数字图像数据，做后期处 理分析。现在也有可以把摄像图像，以数字方式直接存储在摄像机上的破盘，或者实时 刻录到摄像机上DVD盘丄，然后直接把数字图像导岀到电脑丄处理。这两种方式的图 像处理分析是非实时的。耍想实现实时处理，需要得到实吋图像数据，有两种常见方式: 通过直接连接到电脑USB 口/1393 口的电脑眼；摄像头+图像采集卡。在第一种方式中的电脑眼以CMOS图像传感器获得图像，H前已经能做到分辨率 640X480每秒30帧的采集速度，可以在电脑
12、上直接存储，处理，分析图像。但这种电 脑眼通常可以调节的焦距不是很大，而且由于USB电缆长度的限制，仅仅能把电脑眼 布置在电脑附近。如今，在视频监控，人脸识别、机器人的视觉系统等领域均需要图像采集部分，而 市而丄大部分适用于PC系统的图像采集卡，多半基于PCI插槽或者USB接口方式。半 图像的处理平台不再是PC,而变成了 DSP, 32BitMCU或者专用图像处理芯片，这些 系统的多半不再带有PCI USB接口，故基于这些接口的图像采集卡不再适用于这些非 PC平台系统。事实丄，这些由DSP或者32位MCU或者专用图像处理芯片构成的系统便是嵌入 式系统。带有一定的硬件和一些软件代码，来实现特定功
13、能的系统这就是嵌入式系统 的基本内涵。图像采集是指将模拟世界的真实景象转化成能被计算机系统处理，进行运算、存储 与分析等操作的数字化“图像”的过程。H前，图像采集技术发展迅速，常见的系统实现方式主耍有两种。一种是采用pc 机加专业视频采集压缩卡的方法，利用CPU的处理能力和操作系统的结构，以纯软件 的方法对采集的视频信号进行处理和斥缩。但是这种的系统可移动性差，同时采集与处 理算法也占用了很多的计算机系统资源，价格比较昂贵。市场丄专用的视频压缩芯片只 能实现-种压缩算法，灵活性和扩展性较差。另外-种实现方式为采用DSP作为主CPU 对图像进行处理，构成脱机系统。这样的系统具有设备体积小，应用灵
14、活简便的特点， 受到广泛关注。H前DSP技术突飞猛进，其本身采用的改进型哈佛结构和具有专用指 令集等特点特别适合于运算量巨大的数字信号处理领域。从20世纪60年代数字信号处 理理论的崛起到80年代数字信号处理器的产生，数字信号处理技术的发展迅猛异常。H前，我国DSP产品主要来口国外，与国外DSP应用开发的情况相比，我国的差距较 大，但随着近年国内一些专业DSP用户的推动下，我国DSP的应用FI渐普及。随着大规模集成电路技术的迅速发展和H前各种设备小型化、智能化的普及，对独 立于PC的实时图像处理系统的需求不断增加，使得以上两种实现方式相比而言，应用 DSP实现的图像采集系统是戸前非常被看好的实
15、现方式。一方面系统体积小巧，携带方 便，价格也相对便宜，易于推广；另外一方面，系统处理速度快，可现场编程，通用性 能较好，血且功能易扩展。这是一个可以解决图像实时处理的有效手段。1.2设计方法和主要研究内容木设计中硬件部分设计采用模块化的设计方法，即把整体设计分成四个模块：电源 模块、图像读入模块、DSP核心板电路模块及DSP与PC机串行通信电路模块。并对和 应的硬件编写程序以实现设计所耍求的功能。本设计的主要研究内容包括如下几个方面：研究基于DSP的图像采集方案；设计 木论文使用的硬件电路，包括电源模块、硬件读入模块、DSP核心板电路模块及DSP 与PC机串行通信电路模块；编写软件实现硬件程
16、序说明。论文内容的具体安排如下：论文的第二章总体介绍本设计的结构，主要元器件介绍。第三章详细介绍本设计的 硬件电路设计。包括相关元器件的选择，电路的设计。第四章编写程序件以实现硬件部 分的说明，包括系统初始化、图像传感器OV7660初始化及中断服务程序。最后是对木 设计所作的工作进行总结以及对指导老师的感谢。2 总体设计随着现代电子技术的快速发展，数字图像采集技术得到了越来越广泛的应用。例如 号码图像的采集、人脸图像的采集等。对于便携式设备，要求系统体积小，可脱机实时 操作。一般的图像采集系统采用PC机作为核心处理单元，系统可移动性差；应用CCD 图像传感器和视频解码芯片实现的采集系统，设计比较电路复杂；由于DSP芯片具有 体积小、处理速度快、使用方便灵活等特点，已被广泛应用于对处理速度和实时性要求 较
