【正文】 ....................................................................... 9 軟硬件規(guī)劃 .................................................................................................... 10 硬件規(guī)劃 ............................................................................................ 10 軟件規(guī)劃 .......................................................................................... 10 第 4 章 硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 11 開(kāi)發(fā)板 amp。該系統(tǒng)使用主控芯片完成了圖像采集和傳送，實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)貼近于生活，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 I 基于 ARM 的圖像采集系統(tǒng) 摘 要 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于生活的安全、方便、快捷的要求越來(lái)越高，圖像采集已經(jīng)越來(lái)越多地用于智能家居、圖像識(shí)別、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞： 嵌入式；圖像采集； s5pc100； USB Image Capture System Based on ARM II Abstract： In recent years, with the continuous development of science and technology， people have increasingly higher demands for security, convenience, speedy of life. Image acquisition has been increasingly used in smart home, image recognition, environmental monitoring and other fields. In this paper, I will design a digital image acquisition system based on ARM by studying the current research results and developing trend of digital image acquisition system， and I focus on the software implementation of the system .In order to overe the deficiency of the traditional image acquisition system ,I choose USB camera as the image acquisition device ,and transplant OS into the FS_s5pc100 board in this paper .The main control chip , s5pc100 ,controls the USB camera to capture image first， and then it changes the image format and controls the LCD displayer to show the picture . With the only main control chip ,the system can capture and display images , this makes the system have practical implications and more closer to our true life. Keyword： ARM 。主控芯片 s5pc100.......................................................................... 11 4． s5pc100 芯片介紹 ......................................................................... 11 開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介 ...................................................................................... 12 圖像數(shù)據(jù)采集設(shè)備 ...................................................................................... 14 顯示設(shè)備 ...................................................................................................... 15 第 5 章 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 16 Linux amp。早期的采集系統(tǒng)龐大而難以擴(kuò)展；在上個(gè)世紀(jì)末期，單片機(jī)的問(wèn)世使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了翻天覆地的變化，但此時(shí)處理數(shù)據(jù)的速度很慢。在眾多的圖像采集系統(tǒng)中，大多數(shù)都針對(duì)特定的用途選擇專用的攝像頭和視頻處理芯片，這種傳統(tǒng)的方式存在不易購(gòu)買、可擴(kuò)展性不強(qiáng)、價(jià)格昂貴等問(wèn)題。如何將 USB 攝像頭應(yīng)用于基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中，構(gòu)建出低成本、高性能的圖像采集系統(tǒng)越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。在無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)及消費(fèi)類電子產(chǎn)品中 ARM 都獲得了廣泛的應(yīng)用。由于 ARM 在嵌 入式微處理器市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位，所以本課題將研究如何把 USB 攝像頭應(yīng)用到基于 ARM的嵌入式系統(tǒng)中。 攝像頭的工作原理大致為：景物通 過(guò)鏡頭 (LENS)生成的 光學(xué) 圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為 電信號(hào) ，經(jīng)過(guò) A/D[2](模數(shù)轉(zhuǎn)換 )轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片 (DSP)中加工處理，再通過(guò) USB 接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過(guò) 顯示器 就可以看到圖像了。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過(guò)串、并口或者 USB 接口 傳到計(jì)算機(jī)里。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 相比 接口快 40倍傳輸速率的 接口，推動(dòng)了高清數(shù)碼攝像 頭的普及應(yīng)用，加上同期寬帶的飛速發(fā)展，電腦攝像頭的本地和遠(yuǎn)程視頻效果都有了大幅度提升。 2020年 1 月， Windows VISTA 系統(tǒng)面世，除了炫麗的界面之外，它還包含了 USB Video Class（簡(jiǎn)稱 UVC）功能，其內(nèi)容為：電腦硬件不需要安裝驅(qū)動(dòng)程序的情況下即插即用。視頻 捕獲對(duì)電腦的要求比較高，如 CPU 的處理能力要足夠的快等。 如今的電腦攝像頭已經(jīng)具 備了免驅(qū)、高清等功能，但在實(shí)際應(yīng)用中，消費(fèi)者還是發(fā)現(xiàn)了許多技術(shù)問(wèn)題：電腦攝像頭在室外只能看到白茫茫的一片，電腦攝像頭幀數(shù)過(guò)慢而產(chǎn)生 模糊的現(xiàn)象，俗稱鬼影。它可以分為 CRT、 LCD 等多種。機(jī)械式指示裝置類顯示器已經(jīng)逐漸退出了歷史，取而代之的是電子類顯示器，它們能夠直觀地反映給用戶所需求的信息（如發(fā)光二極管能夠用來(lái)指示一個(gè)電子產(chǎn)品是否正常工作 等）。 液晶顯示器（ LCD）主要是由一種叫做液晶 (液晶通常是固態(tài)，溫度上升到清亮點(diǎn)而成為透明液態(tài)。 )的物質(zhì)組成。 STN－ LCD 的液晶分子扭曲角度為 180 度甚至 270 度。因此只要改變刺激液晶的電壓值就可以控制最后出現(xiàn)的光線強(qiáng)度與色彩，這樣就能在液晶面板上 顯示 出不同色調(diào)的顏色組合了。當(dāng)向電極加電壓 時(shí) ，放電空間內(nèi) 的 混合氣體 會(huì) 發(fā)生等離子體放 電 現(xiàn)象。 有機(jī)發(fā)光二極管（ OLED） 是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ARM 架構(gòu) ARM 是 Advanced RISC Machines 的縮寫(xiě)，是嵌入式微處理器的 一 種。 ARM 微處理器的在較新的 體系結(jié)構(gòu) 中支持兩種 指令集 ： ARM 指令集和 Thumb指令集。大多均為一個(gè) CPU周期執(zhí)行。本文中選用的是 ARMv7A 架構(gòu)的 CortexA8內(nèi)核的芯片。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 總體設(shè)計(jì) 功能需求 根據(jù)項(xiàng)目需求，要實(shí)現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)應(yīng)該具有如下的功能： ： 設(shè)計(jì)是應(yīng)盡量減少不必要的模塊以及算法，使系統(tǒng)在對(duì)硬件的 依賴性上做到盡力最低。 。 圖 31 系統(tǒng)框圖 被攝物體 USB 攝像頭 ARM 處理器 LCD 液晶顯示屏 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 軟硬件規(guī)劃 硬件規(guī)劃 硬件部分包括嵌入式處理器、圖像采集模塊、圖像顯示模塊。 ARM CortexA8 控制器是 第一款基于 ARMv7架構(gòu)的應(yīng)用處理器，并且是有史以來(lái) ARM 開(kāi)發(fā)的性能最高、最具功率效率的處理器。 CMOS 攝像頭可以直接輸出數(shù)字信號(hào)，方便對(duì)于圖像的采集以及處理，在短時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)的功 能設(shè)計(jì)。首先，基于操作系的軟件開(kāi)發(fā)更易于程序的研發(fā)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)頂層軟件。主控芯片 s5pc100 4． s5pc100 芯片介紹 隨著 ARM公司在 ARM 11 內(nèi)核架構(gòu)基礎(chǔ)上，升級(jí)推出了第一代基于 ARMv7指令集的 CortexA8 內(nèi)核架構(gòu)之后，三星也及時(shí)跟進(jìn)推出了基于 CortexA8 內(nèi)核架構(gòu)的 S5PC100 型處理器。支持多種格式的硬件編解碼 MPEF— l／ 2／ H263／ H26 CV D1vX。 圖 41 S5PC100 結(jié)構(gòu)圖 如圖 42 所示是核心處理器 S5pc100 的電路圖：成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 42 S5PC100 芯片電路圖 開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介 FS_S5PC100 開(kāi)發(fā)平臺(tái)用三星公司先進(jìn)的基于 CortexA8 內(nèi)核 S5PC100 處理器設(shè)計(jì)而成。 圖 43 開(kāi)發(fā)板實(shí)物圖 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 表 41 開(kāi)發(fā)板硬件列表 處理器 Samsung 公司的 S5pc100處理器 NAND Flash 256MB NAND Flash Nor Flash 2MB DDR2內(nèi)存 256MB 顯示輸出接口 LCD 接口、 VGA接口、 TVout 接口、 HDMI接口 視頻輸入接口 Camera 接口 串口 2路 5線串口、 1路 3線串口 SD 卡接口 支持大容量 SD 卡 SPI Flash 用于 SPI 實(shí)驗(yàn) 溫度傳感器 基于 I2C 接口 電位器 用于模擬量輸入 4路 USB Host 1路 蜂鳴器 用于 PWM 實(shí)驗(yàn) 100M 網(wǎng)絡(luò)接口 DM9000AE WIFI 接口 Marvell8686 AC97音頻接口 WM9714芯片 按鍵 6個(gè)按鍵 LED 4個(gè) LED 音頻功放接 口 可直接驅(qū)動(dòng)喇叭 以下是每個(gè)模塊的電路圖： 1)串口： (1) (2) 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 44 串口電路圖 2)VGA 接口： (1) (2) 圖 45 LCD 接口電路 3)USB 接口 圖 46 USB 接口電路圖 圖像數(shù)據(jù)采集設(shè)備 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 本文采用的圖像采集設(shè)備是普通家用 USB 攝像頭，如圖 47 所示為本文采用攝像頭實(shí)物圖。分辨率為： 480*272，信號(hào)接口為： RGB|Paralle 。操作系統(tǒng)服務(wù)程序、操作系統(tǒng)內(nèi)核及 Bootloader 被看作是操作系統(tǒng)部分。所有的內(nèi)核源程序都可以在／ usr／ src／linux 下找到，大部分應(yīng)用軟件也都是遵循 GPI，而設(shè)計(jì)，遍布全球的眾多 Linux 愛(ài)好者又是 Linux