【文章內(nèi)容簡介】 5所示，其中Y0~Y7為圖像數(shù)據(jù)輸出Y線；UV0~UV7圖像數(shù)據(jù)輸出UV線；SDA為I2C總線數(shù)據(jù)線；SCL為I2C總線時鐘線；FODD為奇場信號輸出；HREF為行同步輸出；VSYNC為幀同步輸出；PCLK為像素同步時鐘輸出；VTO模擬視頻輸出；MID為多片應(yīng)用允許；CS[2：0]與YYY7復(fù)用，用于在芯片上電或復(fù)位時設(shè)置SCCB總線地址。圖25 OV7620內(nèi)部結(jié)構(gòu)OV7620的數(shù)據(jù)輸出時序如圖26所示：圖圖26 OV7620輸出時序 CY7C68013[9]、SIE(串行接口引擎)、增強(qiáng)的8051微控制器和可編程的外圍接口。FX2這種獨(dú)創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到480Mb/s。在FX2中，使得微控制器可以專注于應(yīng)用功能，從而減少了開發(fā)時間和確保了USB的兼容性。GPIF(General Programmabale Interface)和主/從端點(diǎn)FIFO(8位或16位數(shù)據(jù)總線)為ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了簡單的無縫連接接口。幾CY7C68013只支持兩種傳輸速率:全速(Full speed)12Mb/s和高速(High speed)480Mb/s，不支持低速(Low speed)。CY7C68013結(jié)構(gòu)圖如圖27所示:圖27 CY7C68013內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)總體方案與基本原理 整個圖像采集系統(tǒng)主要由圖像采集電路、EEPROM、USB接口芯片、電源轉(zhuǎn)換電路等模塊組成。系統(tǒng)的原理框圖如圖31所示。 圖31系統(tǒng)原理框圖 本系統(tǒng)[10]的圖像采集工作由光學(xué)鏡頭和圖像傳感器OV7620完成。圖像傳感器OV7620與EPM7128及SRAM構(gòu)成了前端數(shù)據(jù)采集電路，其具體連接關(guān)系如圖32所示。圖32數(shù)據(jù)存儲接口OV7620的SCCB接口SCL、SDA兩個引腳與的I2C接口連接，由CY7C68013設(shè)置OV7620工作于8位總線模式。圖像數(shù)據(jù)通過輸出線Y[7:0]輸出，將Y[7:0]通過兩片HC244連入系統(tǒng)板的數(shù)據(jù)總線上，分別連接到CY7C1041的數(shù)據(jù)總線高8位和低8位上。幀同步信號VSYNC和行同步信號HREF連接到EPM7128的通用I/O引腳。OV7620的PCLK引腳為像元同步時鐘輸出信號，連接到EPM7128的全局時鐘引腳GCLK1，作為全局時鐘以保證OV7620與EPM7128的同步。 EEPROM電路設(shè)計 在本系統(tǒng)中，采用的是I2C總線上連接有EEPROM[11]，且在EEPROM中存放有固件和VID/PID/DID。如圖33所示: 圖33 24LC64圖34為EERPMO硬件電路。圖34EEPROM電路 CY7C68013與0V7620連接CY7C68013使用其功能強(qiáng)大的GPIF接口實(shí)現(xiàn)和OV7620的無縫連接。它們之間的連接如圖35:圖中幾個主要的引腳說明如下:Y[7:0]:8位圖像數(shù)據(jù)輸出PCLK:像素時鐘輸出VSYNC:垂直同步信號輸出HREF:水平同步信號輸出SI00:SCCB總線的數(shù)據(jù)信號線SI01:SCCB總線的時鐘信號線IFCLK:GPIF接口的同步時鐘信號RDY[1:0]:GPIF接口的準(zhǔn)備輸入線圖35CY7C68013與OV7620的連接CY7C68013與OV7620構(gòu)成的數(shù)據(jù)通道的工作原理是:首先，USB設(shè)備完成總線枚舉和設(shè)備配置(通過I2C總線對OV7620的內(nèi)部寄存器配置)，OV7620完成配置后就進(jìn)入工作狀態(tài)，開始圖像采集。然后，CY7C68013通過GPIF接口監(jiān)測OV7620垂直同步信號VSYNC和水平同步信號HREF的變化，判斷新的一幀是否開始。新的一幀圖像開始后，在同步時鐘信號PCLK的作用下，CY7C68013通過數(shù)據(jù)總線PB[7:0]將圖像數(shù)據(jù)傳送到FIFO中。 電源設(shè)計模擬電源由電源芯片LDI117[12]負(fù)責(zé)提供，LD1117總共四個引腳，其中兩個接模擬地，并連接到USB電纜的地線。LD1117的連接如圖36所示。圖36電源芯片LD1117連接方式 整個硬件電路系統(tǒng)采用USB總線供電。也就是說，整個硬件電路的供電是主機(jī)(PC機(jī))通過USB接口提供的，其提供的電壓為+5v，最大電流為500mA。硬件電路中OV7620工作電壓為+5V，而USB控制器CY7C68013工作電壓是+，+5V的供電電壓轉(zhuǎn)換為+，從而適應(yīng)整個硬件系統(tǒng)的需求。圖37為電源轉(zhuǎn)換電路。圖37 電源轉(zhuǎn)換電路 時鐘電路的設(shè)計 時鐘電路[13]如圖37所示：圖37 常見時鐘設(shè)計的兩種方法 ①使用外部晶體振蕩電路和內(nèi)部振蕩器。晶體連接到單片機(jī)芯片的X1和X2/CLKIN引腳之間，通過激活芯片內(nèi)部振蕩器來實(shí)現(xiàn)時鐘發(fā)生。一般石英晶體具有30?左右的有效串阻和1mW的功耗，每個引腳應(yīng)該連接一個20pF左右的負(fù)載電容來構(gòu)成振蕩電路。 SRAM電路的設(shè)計SRAM結(jié)構(gòu)如圖39所示圖39 SRAM芯片結(jié)構(gòu) 它有256K16bit的存儲空間，存取數(shù)據(jù)的時間最快只要10ns，即存取速度可以達(dá)到 100MB/s，完全可以滿足我們存取圖像數(shù)據(jù)的要求。它有18位的地址線，16位的數(shù)據(jù)信號線。當(dāng)芯片沒有被選中時自動掉電以減少功耗。它采用CMOS結(jié)構(gòu)，功耗低。全靜態(tài)操作，不需要時鐘刷新。三態(tài)門輸出等。引腳 CE和WE為低表示寫設(shè)備。如果BLE為低，I/O引腳(I/O0一I/O7)上的數(shù)據(jù)被寫到地址引腳(A0A17)指向的位置。如果BHE為低，則I/O引腳(I/O0I/O1)上的數(shù)據(jù)被寫到地址引腳(A0A17)指向的位置。引腳CE和OE為低并且WE為高表示讀設(shè)備。如果BLE接低電平，地址引腳(A0_A17)指向的位置上的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在I/O引腳(I/O0I/O7)上。如果BHE接低電平，則地址引腳(A0A17)指向的位置上的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)I/O引腳(I/O8I/O15)上。如果設(shè)備取消選定(CE為高)，或者輸出被禁止(OE為高)，或者BHE和BLE為高，或者正在進(jìn)行寫操作，則輸入引腳(I/O0一I/O15)處于高阻狀態(tài)，輸出被禁止(OE為高)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計在整個圖像采集系統(tǒng)中，CY7C68013中固件主要完成三個方面的工作:初始化USB芯片及通過I2C總線對OV7620的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。作為USB接口控制芯片與主機(jī)通信并傳輸數(shù)據(jù):利用芯片上GPIF接口控制CY7C65013和OV7620間的數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)固件共包含6個程序文件:，，和usb 。 其中，它是固件運(yùn)行的主程序文件，通過調(diào)用初始設(shè)置函數(shù)TD_Init()、用戶功能函數(shù)TD_Poll()、掛起函數(shù)TD_Suspend()和喚醒函數(shù)TDResume()來處理各種USB事件。 ，定義了系統(tǒng)所使用的各種USB描述符。 ，其中包含了各種功能函數(shù)的定義，這些功能函數(shù)是各程序之間的橋梁。主要有三類:工作分配器、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求處理函數(shù)和USB中斷服務(wù)例程。 ，包含兩部分內(nèi)容:波形描述符定義和GPIF的初始化函數(shù)GpifInit()。 。 usb 。 固件主程序(固件架構(gòu))比較復(fù)雜，需要用到大量的函數(shù)，但其基本結(jié)構(gòu)卻相對簡單，包括以下3個過程:①初始化，包括處理器和圖像傳感器的初始化。②主函數(shù)，包括處理USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求的代碼。③中斷處理，包括處理各種中斷的程序代碼，如I2C總線中斷等。固件主程序流程圖如圖41。圖4一1:主程序流程圖 USB接口芯片的初始化程序設(shè)計主程序首先對一些全局變量進(jìn)行初始化，這些全局變量被作為狀態(tài)位使用，它們反映出USB設(shè)備所處的狀態(tài)，并且控制固件的運(yùn)行。這些全局變量有以下幾個:(1) Sleep:USB芯片是否進(jìn)入掛起狀態(tài)的檢測標(biāo)志。當(dāng)USB總線上3ms沒有檢測到傳輸事務(wù)，芯片就進(jìn)入掛起狀態(tài)，并產(chǎn)生掛起中斷。在中斷服務(wù)程