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根据STM32F417的图画收集体系规划完成

基于STM32F417的图像采集系统设计实现-本文所设计的基于STM32F417的图像采集系统具有采集图像质量无损、实时性好、功耗低、成本低等优势,适合在对信息采集的实时性和图像质量方面有较高要求的系统中应用。

视频图画收集处理体系广泛运用于工业操控、工业检测、医学、机器视觉等范畴,而且视频通讯是3G年代多媒体运用的重要部分,日常日子中所见到的数码相机、可视电话、电话会议等产品,实时图画收集是其最中心的技能。图画收集的速度与质量直接影响产品的全体作用。大多数嵌入式图画收集体系都是依据DSPARM技能,一些体系比较复杂、本钱高、实时图画处理比较困难。本文所规划的依据STM32F417的图画收集体系具有收集图画质量无损、实时性好、功耗低、本钱低一级优势,合适在对信息收集的实时性和图画质量方面有较高要求的体系中运用。

1 体系硬件渠道

    图画收集体系主要由STM32F417微处理器、CMOS摄像头、帧缓存器、SD卡、LCD液晶屏及其他外设组成。图画收集体系全体框图如图1所示。

依据STM32F417的图画收集体系规划完结

1.1 中心微操控器

嵌入式微处理器以其高功能、低功耗等优势成为便携式体系的最佳挑选。ST公司开发的STM32F417是依据ARM Cortex-M4内核的32位闪存微操控器。其主频为168 MHz,在此作业频率下其处理功能可达210 MIPS,且电流耗费仅为38.6 mA;支撑多种低功耗作业形式;内部集成DSP和FPU指令,具有高功能的信号处理和浮点运算才能;一起带一个8~14位并行照相机接口。此外,STM32F417片上集成1 MB的Flash和196 KB的SRAM。选用STM32F417作为图画收集体系的操控中心,将大大提高体系的功能,下降功耗和本钱。

1.2 CMOS摄像头

CMOS摄像头选用OmniVision公司的OV7670。其内嵌一个10位A/D转换器,可输出8位RGB/YCbCr/YUV格局的图画数据,最高帧频可达30帧/s,最大图画分辨率为640×480,供电电压为3.3 V。O7670带有规范SCCB总线接口,并兼容I2C总线接口。

1.3 帧缓存器

选用美国AverlogIC Technologies公司的大容量AL422B作为采样处理的同享数据RAM。它是一款存储容量为384 K×8 B的FIFO存储芯片,作业频率可达50 MHz。一切的寻址、改写等操作都由集成在芯片内部的操控体系完结。在本规划中,1帧图画数据包含320×240个像素,完好存储一帧图画需求153 600字节,AL422B所具有的容量完全契合体系的规划要求。

1.4 SD卡

SD卡是一种依据半导体快闪存储器的新一代回忆设备,有着广泛的运用范畴。本规划选用金士顿8 G的SD存储卡存储收集信息,便利体系对信息的进一步处理。

1.5 LCD液晶屏及其他外设

LCD液晶屏选用3.2寸TFT液晶屏320QVT,分辨率为240×320,其数据引脚直接与FSMC总线接口相连。其他外设包含LCD接口电路、ZigBe e无线模块、JTAG调试电路、复位电路、晶振电路等。

1.6 图画收集电路的规划

摄像头图画收集电路选用24 MHz有源晶振为OV7670供给体系时钟。为了处理微处理器与摄像头间的数据传输速率不一致问题,在二者之间参加一片AL422B帧缓存器,将摄像头收集的图画数据缓存后再送给微处理器。为完结将OV7670输出的图画信号主动地存入AL422B芯片,电路选用了一片与非门芯片74HC00,以便发生契合AL422B要求的写时序。需求留意的是,因为AL422B芯片正常作业需求3.3 V供电,假如STM32 F417运用3 V电压供电时,需求在两芯片接口之间添加一个74HC573 D锁存器,以满意高/低电平的要求。图画收集电路图如图2所示。

依据STM32F417的图画收集体系规划完结

图画收集模块与STM32F417的接口电路示意图如图3所示。

依据STM32F417的图画收集体系规划完结

在图3中,使用STM32F417的PC0~PC7口接纳OV7670输出经过AL422B缓存后的8位图画数据。OV7670的SIO_D、SIO_C接口与STM32F417的PA6、PA7引脚相连,经过该接口完结对摄像头的初始化装备。STM32F417的PE0、PE1、PB7、PB8别离操控AL422B的时钟信号、写复位、读复位以及读使能信号。PB9与OV7670输出的行扫描信号经过与非芯片完结对帧缓存器写使能的操控,STM32F417的PA10引脚经过中止的办法检测摄像头是否输出一帧完好的图画。

因为OV7670带有规范SCCB接口,一起兼容I2C总线接口,本规划选用STM32F417发生的I2C总线信号模仿SCCB,完结对摄像头内部寄存器的初始化装备以及对其行场同步信号、开窗及输出格局的设置。对OV7670寄存器的装备办法如下:首要,发送OV7670的写地址0x42,然后发送写数据的意图寄存器地址和数据,然后初始化写操作;经过发送OV7670的读地址0x43,完结对读操作的初始化,然后完结对OV7670摄像头的初始化装备。

在对摄像头作业参数装备过程中,将OV7670的寄存器DBLV设为0x80,对输入时钟倍频数进行操控。设置寄存器BRIGHT、CONTRAS,操控图画的亮度和对比度。经过寄存器REG75、REG76设置图画边缘增强上、下限。在对摄像头测验阶段,首要将寄存器ACALING_YSC设为0x85,显现8色彩条,测验阶段完毕后将该寄存器设为0x00,进入非测验形式。

OV7670输出同步信号包含:场同步信号VSYNC、行同步信号HREF、像素时钟PCLK。依据OV7670数据手册供给的同步信号时序图可知,OV76 70摄像头的像素时钟PCLK与FIFO写时钟WCLK相衔接,在PCLK有用时将数据写入FIFO。场同步信号VSYNC为扫描一帧图画守时,在两个正脉冲之间完结一帧图画的扫描。

当STM32F417第一次检测到VSYNC下降沿时,体系第一次发生中止,标明OV7670开端输出一帧图画,STM32F417将FIFO_WEN置高电平,当HREF有用(高电平)时,FIFO_WEN与HREF经过与非门使能FIFO的WCK,将有用图画数据主动写入FIFO中。

当第2次VSYNC中止发生时,标明现已将一帧完好的图画写入FIFO,体系经过将FIFO_WEN置低,锁存一帧图画数据,完结图画的静态存储。此刻,STM32F417送给FIFO的读时钟RCLK一个上升沿,将数据从FIFO中读出来,完结图画数据的实时收集与提取。

1.7 存储模块

SD卡支撑SPI和SD两种形式,本规划选用SPI形式,将SD卡的CMD引脚与SFM32F417的SPI3_MOSI相连,CLK衔接STM32F417的SPI3_SCK引脚,DATA0衔接STM32F417的SPI3_MISO引脚,DATA3作为片选CS与STM32F417的PA15相连;在SD卡收到复位指令时,若CS为有用电平则发动SPI形式,SD卡在SPI3_SCK的操控下经过DATA0完结数据的读写。

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