【正文】 接口等硬件資源，具有更高的主頻和更豐富外設(shè)，能適用于對性能和處理能力有更高要求的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用場合。支持多種格式的硬件編解碼 MPEF— l／ 2／ H263／ H26 CV D1vX。 如圖 41 是 s5pc100 架構(gòu)圖解。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，三星也及時跟進(jìn)推出了基于 CortexA8 內(nèi)核架構(gòu)的 S5PC100 型處理器。 這樣設(shè)計，將硬件的初始化全部固定在底層驅(qū)動操作，在程序編寫時就無需設(shè)計硬件，不僅易于程序設(shè)計，而且很好的實(shí)現(xiàn)了層次隔離劃分，分工明確。在此基礎(chǔ)之上設(shè)計頂層軟件。攝像頭驅(qū)動 的移植。首先，基于操作系的軟件開發(fā)更易于程序的研發(fā)設(shè)計。 軟件規(guī)劃 軟件是針對需求而編寫的適合用于本系統(tǒng)的專用程序，本設(shè)計初步將其大體分為底層驅(qū)動程序以及頂層業(yè)務(wù)程序。 CMOS 攝像頭可以直接輸出數(shù)字信號，方便對于圖像的采集以及處理，在短時間內(nèi)完成系統(tǒng)的功 能設(shè)計。并且使用華清遠(yuǎn)見所生產(chǎn)的 FS_s5pc100 開發(fā)板作為硬件平臺，本文忽略無用的模塊，模擬實(shí)現(xiàn)嵌入式最小 系統(tǒng)。 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 ARM 開發(fā)的性能最高、最具功率效率的處理器。目前世界上的嵌入式處理器早已超過 1000 種，不同的處理器有各自不同的功能以及優(yōu)勢。 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（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。同步信號發(fā)生器主要產(chǎn)生同步時鐘信號（由晶體振蕩電路來完成），即產(chǎn)生垂直和水平的掃描驅(qū)動信號，到圖像處理 IC。 。 。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 3 章 總體設(shè)計 功能需求 根據(jù)項目需求，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)計是應(yīng)盡量減少不必要的模塊以及算法，使系統(tǒng)在對硬件的 依賴性上做到盡力最低。 ARM CortexA8 處理器 復(fù)雜的流水線架構(gòu)基于雙對稱的，順序發(fā)射的， 13 級流水線，帶有先進(jìn)的動態(tài) 分支預(yù)測 ，可實(shí)現(xiàn) DMIPS/MHz。本文中選用的是 ARMv7A 架構(gòu)的 CortexA8內(nèi)核的芯片。算數(shù)指令只會在要求時更改條件編碼（ condition 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 code） 32bit 筒型位移器（ barrel shifter）可用來執(zhí)行大部分的算數(shù)指令和尋址計算而不會損失效能強(qiáng)大的索引尋址模式（ addressing mode）精簡但快速的雙優(yōu)先級 中斷 子系統(tǒng)，具有可切換的 暫存器 組有個附加在 ARM 設(shè)計中好玩的東西，就是使用一個 4bit 條件編碼在每個指令前頭，表示每條指令的執(zhí)行是否為有條件式的，這大大的減低了在內(nèi)存存取指令時用到的編碼位。大多均為一個 CPU周期執(zhí)行。 Thumb 指令集 為 ARM 指令集的功能子集，但與等價的 ARM 代碼相比較，可節(jié)省 30%～ 40%以上的 存儲空間 ，同時具備 32 位代碼的所有優(yōu)點(diǎn) 。 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。采用 ARM 知識產(chǎn)權(quán) 0P)核的微處理器都被稱為 ARM 處理器，如三星公司生產(chǎn)的S3C44BOX、 $3C2410A， NXP 的 LPC 系列，以及 ATMEL、 ST、 Freescale 等公司推出的各種 ARM 處理器 ， 適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi) /教育類多媒體、DSP和 移動式應(yīng)用 等。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 ARM 架構(gòu) ARM 是 Advanced RISC Machines 的縮寫，是嵌入式微處理器的 一 種。輻射光可從 ITO 一側(cè)觀察到，金屬電極膜也起了反射 層 作用。 有機(jī)發(fā)光二極管（ OLED） 是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。 PDP 的優(yōu)點(diǎn)：超寬的視角、純平面無失真、不受電磁干擾、亮度均勻、圖像清晰、全數(shù)碼顯示，但它 的致命缺點(diǎn)耗電量相當(dāng)大，因此發(fā)熱量也相當(dāng)大。當(dāng)向電極加電壓 時 ，放電空間內(nèi) 的 混合氣體 會 發(fā)生等離子體放 電 現(xiàn)象。放電空間內(nèi)充 入 氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質(zhì)。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。首先，液晶顯示器必須先利用背光源，也就是螢光燈管投射出光源，這些光源會先經(jīng)過一個偏光板然后再經(jīng)過液晶。 STN－ LCD 的液晶分子扭曲角度為 180 度甚至 270 度。 其中 DSTN包括了 扭曲向列型（ TN－ Twisted Nematic）；超扭曲向列型（ STN－ Super TN）；成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 雙層超扭曲向列型（ DSTN－ Dual Scan Tortuosity Nomograph） 。 )的物質(zhì)組成。液晶是不同于通常的氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)。 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)。 發(fā)光二極管（ LED）屬于半導(dǎo)體器件，是主動發(fā)光器件。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)光二極管能夠用來指示一個電子產(chǎn)品是否正常工作 等）。 最初的顯示器為機(jī)械式指示裝置。它可以分為 CRT、 LCD 等多種。在應(yīng)用層面，速影攝像頭 [HD CAM]與普通攝像頭相比： 1．成像速度提升 4倍，由 30 幀升級到 120 幀； 2．提供雙通道成像模式（室內(nèi) /戶外效果平衡，解決普通攝像頭戶外見光死問題） 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 顯示器 顯示器（ displayer） 通常也被稱為監(jiān)視器。 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)過慢而產(chǎn)生 模糊的現(xiàn)象，俗稱鬼影。對于很多廠商宣傳的視頻捕獲速度，只是一種理論指標(biāo)。視頻 捕獲對電腦的要求比較高，如 CPU 的處理能力要足夠的快等。免驅(qū)攝像頭成為電腦攝像頭行業(yè)的第二次技術(shù)性革命，這次變革 堪稱人性化變革。 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（簡稱 UVC）功能，其內(nèi)容為：電腦硬件不需要安裝驅(qū)動程序的情況下即插即用。 2）、 需要驅(qū)動的攝 像頭到免驅(qū)攝像 頭的人性化變革 自 接口攝像頭面世以來，電 腦攝像頭從 10 萬硬件像素飚升到 200萬硬件像素。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 相比 接口快 40倍傳輸速率的 接口，推動了高清數(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。 1） 、 接口攝像頭到 接口攝像頭的技術(shù)化變革 從 圖 11 看，同一臺 PC 上攝像頭的成像效果主要受到圖像傳感器、數(shù)字信號處理芯片和 USB接口三個方面的影響。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者 USB 接口 傳到計算機(jī)里。數(shù)字?jǐn)z像頭可以將 視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號 ，進(jìn)而將其儲存在 計算機(jī) 里。 攝像頭的工作原理大致為：景物通 過鏡頭 (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 ，經(jīng)過 A/D[2](模數(shù)轉(zhuǎn)換 )轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片 (DSP)中加工處理，再通過 USB 接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過 顯示器 就可以看到圖像了。 本文基于 ARM Cortex A8 架構(gòu)的 s5pc100 芯片強(qiáng)大而穩(wěn)定的性能， linux 操作系統(tǒng)對 USB 的強(qiáng)大支持，結(jié)合 LCD 顯示屏構(gòu)建圖像采集系統(tǒng)，通過 USB 攝像頭對圖像采集，經(jīng)由 ARM 處理器傳輸控制顯示在顯示器上。由于 ARM 在嵌 入式微處理器市場上的主導(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。一直以來普通 PC 所使用的 USB 攝像頭要想在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用十分困難。在無線通信、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。 近年來由于網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，對高性能嵌入式 CPU 的需求十分迫切，為順應(yīng)這種潮流，各種高速的 32 位嵌入式微處理器應(yīng)運(yùn)而生，使得嵌入式系統(tǒng)又進(jìn)入了一個新的歷史發(fā)展階段 。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)越來越引起人們的廣泛關(guān)注。隨著計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，普通 PC 所使用的 USB 攝像頭由于價格低廉、容易安裝使用等優(yōu)點(diǎn)得到迅速普及。在眾多的圖像采集系統(tǒng)中，大多數(shù)都針對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)的方式存在不易購買、可擴(kuò)展性不強(qiáng)、價格昂貴等問題。 現(xiàn)在，圖像采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于可視電話、遠(yuǎn)程監(jiān) 控以及網(wǎng)絡(luò)會議等領(lǐng)域，而在 各種圖像處理，視頻壓縮與傳輸系統(tǒng)中，它更是必不可少的組件。早期的采集系統(tǒng)龐大而難以擴(kuò)展；在上個世紀(jì)末期，單片機(jī)的問世使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了翻天覆地的變化，但此時處理數(shù)據(jù)的速度很慢。在發(fā)展初期，現(xiàn)實(shí)世界畫面的存儲通過膠片式高速攝像機(jī)記錄下來 。主控芯片 s5pc100.......................................................................... 11 4． s5pc100 芯片介紹 ......................................................................... 11 開發(fā)板簡介 ...................................................................................... 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 ................................................................................................ 16 Linux amp。s5pc100。 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 , s5pc1