專利名稱：基于s3c2440a的光纖圖像時分采集系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統。
背景技術：
傳統的光纖熔接機大都采用CCD攝像頭采集光纖的圖像，需要專門設計A/D轉換電路，把模擬信號轉換成數字信號，然后由FPGA和不支持攝像頭接口的ARM處理器進行采集數據。利用CCD攝像頭和不支持攝像頭接口的處理器采集數據，系統設計復雜，在控制、 監視或管理方面也不夠靈活。嵌入式技術已經成為當前最熱門、最具發展前景的IT應用領域之一。Samsung公司的S3C2440A使用ARM920T內核，主頻400M，最高處理速度為533MHz，是同類嵌入式CPU 中最快的一款，并兼有功耗低、高集成度等特性。它集成了一個攝像頭接口(CAMIF)。CAMIF 支持YUV格式的輸入，最大可采樣4096 X 4096像素的圖像，其圖像采集模塊簡單，硬件電路容易實現。Omni Vision公司的彩色CMOS 圖像傳感器 0V9650，支持 SXGA，VGA, QVGA, QQVGA, CIF, QQCIF 模式和SCCB接口，本設計方法采用SXGA格式。驅動電路簡單，數據采集方便，性價比高。基于S3C2440A處理器的光纖熔接機采用CMOS攝像頭直接獲取光纖圖像的數字信號，通過攝像頭接口時分采集數據。傳統的光纖熔接機一般采用兩種方式來采集光纖的圖像。第一種方式是采用CXD攝像頭、FPGA和不支持攝像頭接口的ARM處理器來采集光纖的圖像。如附圖1所示，這種方案的優點是CCD輸出的模擬信號經過轉換成數字信號后， 兩路視頻信號可由FPGA處理器并行采集。但這種方案最大缺陷是CCD輸出的是全電視信號(CVBS)，必須經過視頻解碼芯片轉換成數字信號，且CXD攝像頭驅動電路復雜，還要設計行、場同步分離電路；全電視信號數字化復雜、成本高、難度大。第二種方式是采用CMOS攝像頭、FPGA和不支持攝像頭接口的ARM處理器來采集光纖的圖像。如附圖2所示，這種方案相對第一方案的優點是CMOS攝像頭輸出的是數字信號，不需要進行模數轉換。缺點是需要進行采集數字信號的設計，實現難度大、成本高、研發時間長。
實用新型內容針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種利用S3C2440A 提供的圖像采集通道，使用DMA方式將數據采集到SDRAM存儲器中，采用CMOS攝像頭直接獲取數字信號，利用S3C2440A處理器的攝像頭接口直接采集數據，不需要進行全電視信號的數字化，攝像頭驅動電路簡單；數字視頻信號直接通過攝像頭接口采集到SDRAM存儲器中，不需要進行復雜的設計，解決了上述兩種方案的存在的技術問題，具有簡潔易行、成本低、研發時間短等優點。本實用新型的技術方案如下[0010]一種基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，其特征在于包括有兩路CMOS攝像頭和ARM芯片S3CM40A，所述的兩路CMOS攝像頭相互垂直，且兩路CMOS攝像頭的鏡頭均朝向光纖的出口端，所述的ARM芯片S3C2440A與兩路CMOS攝像頭分別通過IIC總線相連， ARM芯片S3C2440A分別外接有LCD顯示器和SDRAM存儲器。所述的基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，其特征在于所述的ARM芯片 S3C2440A 采用 ARM920T 內核。所述的基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，其特征在于所述的ARM芯片S3C2440A具有攝像頭接口，分別從兩路CMOS攝像頭引出的IIC總線均接入ARM芯片 S3C2440A 上的 1/0 端口。本實用新型的工作原理如下( 1)、CMOS攝像頭驅動設計通過軟件設計，S3C2440A控制GPIO 口模擬SCCB總線初始化攝像頭寄存器和攝像頭接口的寄存器。配置攝像頭寄存器，使其工作在主模式，數據輸出格式為 YUV。(2)、兩路CMOS攝像頭主模式同步設計通過硬件設計，S3C2440A控制攝像頭接口的CAMCLK引腳輸出兩個CMOS攝像頭的工作時鐘，SCCB總線同時連接兩路CMOS攝像頭，系統上電時，同時初始化兩路CMOS攝像頭， 兩路攝像頭就可以同步工作在主模式。(3)、數字視頻信號存儲技術設計進行SDRAM電路設計，SDRAM內部有4個Bank，把采集到的數據分別存儲在兩個 Bank中，軟件處理圖像，同時取出兩路CMOS數據用于并行顯示。本實用新型的有益效果(1)、本實用新型能夠實時的采集和處理高分辨率、高精度的光纖圖像，并且處理速度快；(2)、本實用新型采用高性能的彩色CMOS圖像傳感器，能夠采集到高清的彩色光纖圖像；(3)、視頻信號數據量大，處理過程復雜，實時采集數據時，很可能造成系統癱瘓， 本實用新型利用攝像頭接口通過DMA通道實時采集數據，減少了 CPU的占用率，避免了系統癱瘓，系統可以同時執行其他任務，運行穩定；(4)、本實用新型系統結構簡單，運行穩定，研發時間短；(5)、本實用新型可廣泛應用于經濟型和全數字化的光纖熔接機中，以及其他圖像采集及處理的嵌入式控制系統中。
圖1為CXD攝像頭+FPGA+ARM7采集光纖圖像的系統框圖。圖2為CMOS攝像頭+FPGA+ARM7采集光纖圖像的系統框圖。圖3為本實用新型CMOS攝像頭+FPGA+ARM9技術方案實現的系統框圖。圖4為本實用新型實施例中兩路0V9650攝像頭數據切換示意圖。
具體實施方式
參見圖3，一種基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，包括有兩路CMOS攝像頭和ARM芯片S3CM40A，兩路CMOS攝像頭相互垂直，且兩路CMOS攝像頭的鏡頭均朝向待連接光纖的連接端，ARM芯片S3C2440A與兩路CMOS攝像頭分別通過IIC總線相連，ARM芯片 S3C2440A分別外接有IXD顯示器和SDRAM存儲器。ARM 芯片 S3C2440A 采用 ARM920T 內核。ARM芯片S3C2440A具有攝像頭接口，分別從兩路CMOS攝像頭引出的IIC總線均接入ARM芯片S3C2440A上的通用1/0端口。以0V9650攝像頭為例，結合附圖對本實用新型的工作過程作如下說明(1)、驅動0V9650攝像頭。系統上電后，S3C2440A控制GPIO 口模擬SCCB總線初始化攝像頭寄存器和攝像頭接口的寄存器。由于硬件電路設計， S3C2440A同時初始化兩路0v9650攝像頭。兩路0V9650攝像頭同步工作在主模式，輸出YUV 格式的彩色圖像，分辨率為1280*1024。(2)、兩路攝像頭數據的切換如圖4所示。是由FPGA (現場可編程大規模集成電路)設計實現的。兩路攝像頭均連接在FPGA上，在FPGA內部利用CM0S1場同步信號1產生切換控制信號2，實現在CM0S1場同步信號的上升沿位置切換兩路攝像頭數據，獲得切換輸出數據5。(3)、S3C2440A讀取FPGA輸出的攝像頭數據。S3C2440A外圍配置電路包括攝像頭接口(CAMIF)電路設計、SDRAM電路設計、FLASH電路設計。攝像頭接口為S3C2440A提供通道，將采集到的數據存放到SDRAM ；SDRAM為S3C2440A提供圖像數據的存儲空間；FLASH為S3C2440A提供系統程序和應用程序的存儲空間。S3C2440A在SDRAM 中劃分兩個存儲空間，通過判斷切換控制信號，識別兩路攝像頭數據，分別存放到相應的存儲空間。(4)、光纖圖像的并行顯示。S3C2440A移植Linux系統，外接LCD顯示屏。S3C2440A在IXD屏上開兩個窗口，同時讀取SDRAM中兩個空間的數據并行輸出到 LCD屏上。對于上下文中實時采集和顯示數據量龐大的數字視頻信號來說，CPU的負荷很大， 容易造成系統癱瘓。本實用新型中攝像頭接口利用DMA方式讀出數據，大大減輕系統負荷， 避免系統癱瘓。這種方式具有清晰度高、準確度高、處理速度快等特點。
權利要求1.一種基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，其特征在于包括有兩路CMOS攝像頭和ARM芯片S3C2440A，所述的兩路CMOS攝像頭相互垂直，且兩路CMOS攝像頭的鏡頭均朝向待連接光纖的連接端，所述的ARM芯片S3C2440A與兩路CMOS攝像頭分別通過IIC總線相連，ARM芯片S3C2440A分別外接有IXD顯示器、FLASH存儲器和SDRAM存儲器。
2.根據權利要求1所述的基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，其特征在于所述的CMOS攝像頭輸出的數據格式為YUV，S3C2440A攝像頭接口的視頻信號輸入為YUV。
3.根據權利要求1所述的基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，其特征在于所述的ARM芯片S3C2440A具有攝像頭接口，分別從兩路CMOS攝像頭引出的IIC總線均接入ARM 芯片S3C2440A上的I/O端口。
專利摘要本實用新型公開了一種基于S3C2440A的光纖圖像時分采集系統，包括有兩路CMOS攝像頭和ARM芯片S3C2440A，兩路CMOS攝像頭相互垂直，且兩路CMOS攝像頭的鏡頭均朝向待連接光纖的連接端，ARM芯片S3C2440A與兩路CMOS攝像頭分別通過IIC總線相連，ARM芯片S3C2440A分別外接有LCD顯示器、FLASH存儲器和SDRAM存儲器。本實用新型系統結構簡單、運行穩定，能夠實時的采集和處理高分辨率、高精度的光纖圖像，并且處理速度快；本實用新型利用攝像頭接口通過DMA通道實時采集數據，減少了CPU的占用率，避免了系統癱瘓，可廣泛應用于經濟型和全數字化的光纖熔接機中以及其他圖像采集及處理的嵌入式控制系統中。
文檔編號H04N5/225GK202103752SQ201120104629
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者倪亞松, 崔冬博 申請人:安徽白鷺電子科技有限公司