紅外方式數(shù)字圖像采集報警系統(tǒng)的設計
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3.1 系統(tǒng)軟件的總體流程
紅外方式數(shù)字圖像采集報警系統(tǒng)由紅外傳感器探測出信號跳變通知CPU，從而控制圖像傳感處理器。由于AT91SAM7S64有32個I/O服用端口故選取其中一個端口PA18作為紅外信號接收端口，在CPU中首先設置其為輸入端口由于上電后其端口為高電平當紅外接收信號觸發(fā)時經(jīng)處理后是由低電平向高電平的跳變，所以在I/O端口處應是高電平向低電平的跳變，在芯片初始化后可通過PIO控制器引腳數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器判斷PA18是否為0。若為0則控制OV6620，否則應繼續(xù)判斷，直到端口為低電平為止，然后進行通信并設置OV6620，當其響應后進行圖像獲取，并把數(shù)據(jù)傳送給外存儲器。其系統(tǒng)主程序框圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/152034.htm
3.2 圖像傳感處理
3.2.1 OV6620的寄存器設置
TWI的數(shù)據(jù)發(fā)送為單字節(jié)發(fā)送OV6620功能寄存器的地址是0x00～0x50，其中不少是保留寄存器通過設置相應的寄存器，可以使OV6620工作于不同模式，在TWI數(shù)據(jù)發(fā)送時由于從機地址與從機子地址的存在所以應在TWI_MMR中寫入從機地址并設置內(nèi)部地址長度，在TWI_IADR中寫入從機子地址，由于TWI_THR保存發(fā)送的數(shù)據(jù)為8位，故設置OV6620為低分辨率、曝光時間、自動白平衡和設置幀時鐘周期，其控制程序如下：
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x14，0x20)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x10，0x9A)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x24，0x33)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x25，0x97)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x1，0x02)
AT91_F_TWI_Write_Byte( )為控制設置寄存器函數(shù)，它的第1個參數(shù)是TWI的映射地址。在AT91SAM7S64中的宏定義地址為0Xfffb8000，OV6620_addr為宏定義的從機芯片地址0XC016,第3個參數(shù)為OV6620的內(nèi)部寄存器地址，第4個參數(shù)為相應的寄存器設定的值。
3.2.2 OV6620的采集過程
OV6620有4個同步信號：VSYNC(垂直同步信號)、FODD(奇數(shù)場同步信號)、HREF(水平同步信號)、PCLK(像素同步信號)。當采用連續(xù)掃描方式時，只使用VSYNC和HREF、PCLK 3個同步信號[5-6]。AT91SAM7S64的1個外部中斷引腳VSYNC信號的輸入，相應的中斷服務程序分別為VSYNC_IRQ( )，HREF接AT91SAM7S64的普通I/O口。圖像采集的過程為：當用TWI初始化0V6620后，使能VSYNC對應的中斷，等待CPU讀取一幀的圖像在VSYNCIRQ( )中斷服務程序中判斷是否已取得一幀圖像數(shù)據(jù)。若不是，繼續(xù)等待知道完全傳送一幀圖像數(shù)據(jù)為止。完成后把每接收到一幀的數(shù)據(jù)再存儲到外存儲器中。
3.2.3 圖像提取過程
圖像提取的過程為：當采集數(shù)據(jù)已經(jīng)存放在外存儲器中，利用CPU取出數(shù)據(jù)，再傳輸給上位機。先對外存儲器進行讀復位，使外存儲器的指針指向首地址，再根據(jù)OV6620所輸出RGB數(shù)據(jù)的格式進行讀取。其中，提取過程最重要的是OV6620所輸出RGB數(shù)據(jù)格式，它影響到提取圖像的準確性。本系統(tǒng)應用的是8位輸出，其數(shù)據(jù)格式如表1所示。
從表1中可以看出，第一行Y通道是無效數(shù)據(jù)應該去除。從第二行開始讀取，在一行之內(nèi)，B、R數(shù)據(jù)只在奇次項出現(xiàn)，G數(shù)據(jù)只在偶次項出現(xiàn)。而在每一行內(nèi)，偶數(shù)點的R數(shù)據(jù)、B數(shù)據(jù)可通過分別對其兩側(cè)的2個點的R和B數(shù)據(jù)求平均值得到。這樣，一幅圖像就提取完了，可以直接存成二進制文件。
4 軟件設計的難點與不足點
由于AT91SAM7S64 芯片的價格低廉,且在圖像采集過程中消耗MCU 的資源大,所以不免存在某些資源有限的問題。在軟件設計過程中程序空間不足是設計的瓶頸，此外在紅外信號處理部分并不是無間斷的連續(xù)紅外感應而是需要間隔一段時間，但是間隔的時間約為10s左右，考慮到該系統(tǒng)為報警防盜系統(tǒng)的實際情況其時間間隔應在合理的范圍內(nèi)。在圖像傳感及處理部分，圖像的去噪堯黑線提取等只在設置寄存器中不斷試驗從而達到最好的效果，并沒有在程序中自動完成。所以在以上這些方面還需要不斷完善。本設計采用AT91SAM7S64 單片機，它具有豐富的外設，同時集成了USB 接口模塊，減少了外圍電路、降低了成本遙利用硬件平臺。AT91SAM7S64 和OV6620 攝像頭進行圖像采集，以及將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到外存儲器、與普通的視頻采集卡相比，該嵌入式圖像采集系統(tǒng)極大地簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)設計成本，縮短了開發(fā)周期曰圖像數(shù)據(jù)的采集與處理均由ARM 芯片完成，因而降低了數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)過程中傳輸錯誤的幾率，提高了系統(tǒng)的可靠性。
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