基于arm9的cmos圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)1(已修改)
2025-06-30 21:38 本頁面
【正文】 基于ARM9的CMOS圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)系統(tǒng)簡介采用32位ARM微處理器、CMOS圖像傳感器和CPLD為核心器件，設(shè)計實現(xiàn)面向機器視覺領(lǐng)域的CMOS圖像采集系統(tǒng)，主要功能模塊有SDRAM存儲單元、圖像采集單元、以太網(wǎng)傳輸模塊、UART串口通信模塊、Flash模塊、電源模塊等；與傳統(tǒng)的“圖像采集卡PC終端控制設(shè)備”模式的機器視覺系統(tǒng)相比，具有體積小、成本低、功耗低、實時性強、設(shè)計靈活等優(yōu)點。該系統(tǒng)可應用于視頻圖像監(jiān)控、圖像自動檢測、醫(yī)療及軍事檢測等場所，具有良好的應用前景?！?機器視覺在國民經(jīng)濟、科學研究以及國防建設(shè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應用。在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺可以提高生產(chǎn)效率和自動化程度。圖像采集系統(tǒng)是機器視覺系統(tǒng)的重要組成部分，目前圖像采集常用的兩種圖像傳感器為CCD與CMOS圖像傳感器。CCD一般輸出帶制式的模擬信號，需要經(jīng)過視頻解碼器得到數(shù)字信號才能傳入微處理器中，而CMOS圖像傳感器直接輸出數(shù)字信號，可以直接與微處理器進行連接。不同的CMOS圖像傳感器有不同的性能，主要表現(xiàn)在圖像分辨率大小不同、幀速率不同、曝光方式不同等，CMOS圖像傳感器可直接通過I2C來設(shè)置圖像分辨率大小及曝光、增益等參數(shù)，而CCD圖像傳感器則需要對視頻解碼器進行設(shè)置來控制圖像的曝光、增益等參數(shù)信息。相對于CCD圖像傳感器，CMOS圖像傳感器具有低功耗、小體積、高速數(shù)據(jù)傳輸和方便控制等優(yōu)點，因此，CMOS圖像傳感器更適用于嵌入式系統(tǒng)應用中[1]。本文從實際應用出發(fā)，采用32位ARM9微處理器S3C2410A作為CPU來控制其他功能模塊，設(shè)計實現(xiàn)面向機器視覺的CMOS圖像采集系統(tǒng)，主要功能模塊有SDRAM存儲單元、圖像采集單元、以太網(wǎng)傳輸模塊、UART串口通信模塊、Flash模塊、電源模塊等。與傳統(tǒng)的“圖像采集卡PC終端控制設(shè)備”模式的機器視覺系統(tǒng)相比，具有體積小、成本低、功耗低、實時性強、設(shè)計靈活等優(yōu)點。1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 典型的機器視覺系統(tǒng)一般包括圖像采集模塊、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、光源系統(tǒng)、智能判斷決策模塊和機械控制執(zhí)行模塊[2]。其中圖像采集和數(shù)字圖像處理模塊的速度是評價嵌入式視覺系統(tǒng)硬件設(shè)計的性能指標，文獻[3～6]分別給出了目前常見的四種嵌入式視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：(1) 采用USB接口攝像頭結(jié)構(gòu)[3]：圖像采集部分的硬件用USB接口的CMOS攝像頭，攝像頭應可與集成的USB的CPU接口直接相連。USB接口可以實現(xiàn)高速的串行通信，但USB攝像頭要開發(fā)專門的驅(qū)動，大大增加了軟件的開發(fā)量和難度。(2)引入異步FIFO結(jié)構(gòu)[4]：在圖像傳感器和主控CPU間采用異步FIFO解決傳感器輸出數(shù)據(jù)頻率和主控CPU采集頻率不匹配的問題，當FIFO滿時CPU再快速讀取FIFO數(shù)據(jù)。異步FIFO可以是雙口RAM或者在FPGA內(nèi)開辟。(3) CPLD為核心的圖像采集結(jié)構(gòu)[5]：直接由CPLD根據(jù)圖像傳感器輸出的時序信號，控制SRAM的讀寫，當一幀數(shù)據(jù)信息采集完畢后向CPU發(fā)送采集完畢信號；CPU需要對圖像進行處理時，再通過CPLD到SRAM里讀取數(shù)據(jù)。(4) 由外部中斷實現(xiàn)圖像采集結(jié)構(gòu)[6]：圖像傳感器的幀同步、行同步和像元同步信號分別與CPU的一個外部中斷連接，CPU根據(jù)中斷次數(shù)來判斷一幀
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1