CN101179654A - 基于嵌入式系统的摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于嵌入式系统的摄像装置，包括微处理器、USB接口连接器及连接微处理器与USB接口连接器的USB－OTG模块，USB接口连接器与外部的USB摄像头连接并进行影像数据传输，USB－OTG模块接收微处理器的数据按照USB协议处理并传输给USB接口连接器，同样地，USB－OTG模块也接收USB接口连接器传来的影像数据，并按照USB协议处理后传输给微处理器。本发明基于嵌入式系统的摄像装置通过USB接口连接器可方便地与外部的USB接口的摄像头连接，降低了手持式电子产品的摄像装置的复杂性，便于普及应用，提高USB摄像头的可移植性和可升级性。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种手持电子产品的摄像装置，尤其涉及一种应用于手持电子产品的基于嵌入式系统的摄像装置。
【背景技术】
随着电子技术的发展，越来越多的消费类手持电子产品，如PMP(Portable Multimedia Player)、个人数字助理(Personal DigitalAssistant)、移动电话上连接有摄像头装置，以满足消费者拍照、摄像的需求。
目前，手持电子产品的摄像头装置主要有两种解决方案。一种是通过电子产品的微处理器本身(如Intel的PXA27X芯片、Freescale的MC9328MX21、MC9328MX31芯片)所具有的图像处理模块与影像感测器集成为一体，对影像感测器相应模块的寄存器进行编程，设定好相应的DMA(Direct Memory Access)通道，使得手持电子产品具备采集视频数据的功能。
第二种是通过手持电子产品具有的CF(Compact Flash)卡接口，将摄像头与CF卡集成一体形成CF卡介面的数码摄像头，使用时插入CF卡到手持设备，就完成了手持电子产品和摄像头之间的物理连接，再通过软件硬件的处理，使CPU可以像读普通CF卡内容的方式读取摄像头的数据而采集视频数据，然后进行显示和存储。
然而，上述第一种方案的手持电子产品的摄像头装置存在的问题：第一，集成在嵌入系统内部一体化的摄像头不容易更换，这对于想通过更换摄像头来提高使用性能的顾客来说是一个障碍；第二，该摄像头只有感测器，而大量的图像处理则需由CPU或CPU的图像处理模块来完成，这在一定程度上占用了CPU的系统资源，也为手持电子产品性能的提高设置了瓶颈。
上述第二种方案的手持电子产品的摄像头装置存在的问题：该方案虽然将摄像头做成了一个外接设备，提高了可更换性，但是摄像头与CF卡结合使用以实现摄像功能的方案必须要有特定的硬件(具有CF卡介面的数码摄像头)支持。换言之，普通的摄像头是无法完成这样的摄像头连接的，也就不能实现摄像的目的，这就提高了产品成本，限制手持电子产品的通用性，不利于普及应用。
综上，上述的手持电子产品的摄像装置或集成于电子产品内部、或需连接特定的外接设备，从而使得电子产品的摄像装置不具有通用性，不便于电子产品的摄像装置的更换及性能提升。而当前用于个人电脑的摄像头具有通用的USB接口而得到普遍应用，且该类摄像头成像质量高、可更换性好，若将上述手持电子产品与该具有USB接口的摄像头连接，则可方便使用，且便于普及应用，同时有利于提高摄像的性能。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种基于嵌入式系统的摄像装置，连接具有USB接口的摄像头，便于普及应用，提高电子产品的摄像性能。
本发明的另一目的是提供基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法，减少嵌入式系统的资源占用率，提高系统的图像处理性能。
为实现上述的发明目的，本发明提供一种基于嵌入式系统的摄像装置，包括微处理器、USB-OTG(Onthe Go)模块及USB接口连接器，USB-OTG模块分别连接微处理器及USB接口连接器，USB接口连接器与外部的USB接口的摄像头连接并进行数据传输。其中，USB-OTG模块将微处理器传来的数据按照USB协议处理并相应地传输给USB接口连接器，或者，USB-OTG模块接收USB接口连接器传来的影像数据，将其按照USB协议处理后传输给微处理器，由微处理器的图像处理模块进行处理。
为实现上述的另一发明目的，本发明还提供一种上述基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法，所述USB接口连接器与外部的USB接口的摄像头连接，所述图像采集方法包括如下步骤：
1)启动微处理器进行图像采集；
2)配置微处理器，使USB-OTG模块工作在USB主机模式；
3)微处理器通过USB-OTG模块按照USB协议进行处理并配置外部的USB接口的摄像头的传感器参数；
4)微处理器通过USB-OTG模块按照USB协议进行处理并配置外部的USB接口的摄像头的图像硬件处理模块的参数；
5)判断上述配置是否成功，如果不成功，返回步骤2)执行；如果成功，执行下一步骤；
6)USB接口连接器接收外部的USB接口的摄像头的影像数据，并传输给微处理器的USB-OTG模块，USB-OTG模块按照USB协议对影像数据进行处理后传输给微处理器；
7)微处理器的图像处理模块对影像数据处理并存储或输出；
8)判断是否结束图像采集，如果不结束图像采集，则返回步骤6)执行；如果结束图像采集，执行下一步骤；
9)微处理器通过USB-OTG模块按照USB协议处理并停止外部的USB接口的摄像头中的传感器、图像硬件处理模块的工作；
10)结束微处理器的图像采集。
如上所述，本发明基于嵌入式系统的摄像装置，采用USB-OTG模块与USB接口连接器连接，使得外部的USB接口的摄像头通过USB接口连接器就可方便地与本发明的摄像装置连接，降低了手持式电子产品的摄像装置连接的复杂性，便于普及应用，同时提高外部的USB接口摄像头的可移植性和可升级性。本发明基于上述嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法利用外部的USB接口的摄像头的图像硬件处理模块进行影像数据处理，从而减少本发明基于嵌入式系统的摄像装置的微处理器的系统资源占用率，提高图像处理效率及处理性能。
【附图说明】
图1是本发明基于嵌入式系统的摄像装置的结构示意图。
图2是本发明的USB-OTG模块引出的信号线。
图3本发明USB收发器的电路连接图。
图4是本发明的USB接口连接器的电路连接图。
图5是本发明基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法的流程图。
【具体实施方式】
为说明发明的功能、结构和特点，下面兹举实施例并结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明基于嵌入式系统的摄像装置应用于手持式电子产品中，例如，应用于PDA(Personal Digital Assistant)、移动电话、PMP(PortableMulti-Media Player)等，从而方便手持电子产品与外部的普通的USB接口的摄像头连接，便于及时更换及升级。
为便于说明本发明基于嵌入式系统的摄像装置，在具体实施例中，本发明采用微处理器MC9328MX21(为使得描述简明，以下简称为MX21)作为嵌入式系统的微处理器芯片，以下的描述均基于微处理器MX21。本发明的微处理器MX21是用于说明本发明而非用以限制本发明基于嵌入式系统的摄像装置，本发明的微处理器还可采用PXA27X芯片等处理芯片。
如图1所示，本发明基于嵌入式系统的摄像装置包括嵌入式的微处理器MX21、USB-OTG模块及USB接口连接器。USB-OTG模块将USB主机控制器和外设控制器两种功能集成在一个芯片上。由于具备这些性能，USB-OTG芯片可以用作支持高速、全速及低速设备的USB主机，也可以作为USB外设，从而方便USB-OTG模块与其它电子设备之间随时、随地进行通信。
本发明基于嵌入式系统的摄像装置采用的微处理器MX21内部设有USB-OTG模块，本发明还包括USB收发模块，USB-OTG模块接收微处理器MX21的数据，按照USB协议进行处理后通过USB接口连接器与外部的USB接口的摄像头进行数据通信。同样地，USB-OTG模块接收USB接口连接器传来的数据并按照USB协议进行处理后微处理器MX21。如图2所示，微处理器MX21的USB-OTG模块引出的引脚用于与USB收发模块连接，以通过USB-OTG模块在微处理器MX21与USB接口连接器之间进行USB数据的传输。
再如图3所示，为本发明的USB收发模块在具体实施例中的USB收发器的电路连接图。USB收发器一端与USB-OTG模块进行电性连接，另一端与USB接口连接器电性连接，从而，USB收发器接收USB-OTG模块传输的USB数据信号并转换成电平信号传输给USB的接口连接器并在USB数据线上进行传输给外部的USB接口的摄像头，同样地，USB收发器也将USB接口连接器传来的电平信号转换成USB数据信号传输给USB-OTG模块。
如图4所示，为本发明基于嵌入式系统的USB接口连接器的电路连接图，该USB接口连接器与图3所示的USB收发器相应地进行电性连接。USB接口连接器一端连接USB收发器，另一端用于连接外部的带有USB接口的摄像头，在本发明的具体实施例中，连接的外部的USB接口的摄像头的型号为Z301P的带USB接口的摄像头。通常，USB接口的摄像头主要包括影像感测器、数字信号处理器(DSP)和外围电路，其中，数字信号处理器主要包括镜像信号处理器(Image SignalProcessor)、JPEG图像解码器(JPEG Encoder)及USB设备控制器(USBDevice Controller)，摄像头通过内部的USB设备控制器与USB接口连接器电性连接，从而传输USB数据。
如上所述，本发明基于嵌入式系统的摄像装置采用微处理器MX21，通过USB接口连接器可方便地连接外部的USB接口的摄像头，利用微处理器MX21的USB-OTG模块进行USB数据的传输，从而采集外部的USB接口的摄像头摄取的影像数据并显示。由于本发明基于嵌入式系统的摄像装置具有的USB接口连接器可兼容性地连接具有USB接口的普通摄像头，使得本发明摄像装置方便与外部的USB接口的摄像头连接，降低了手持式电子产品的摄像装置的复杂性，USB接口的摄像头的可更新也提高本发明连接的USB摄像头的可移植性和可升级性，便于普及应用。
此外，具有USB接口的摄像头可直接应用于本发明基于嵌入式系统的摄像装置，随着摄像头技术的发展，使用者可以购买质量和效果更好的具有USB接口的摄像头应用在本发明基于嵌入式系统的摄像装置上，从而无需像现有技术的手持电子产品的摄像装置需与生产厂商特定的摄像设备进行配合使用，本发明仅仅采用普通的具有USB接口的摄像头即可方便进行更换或升级。
本发明还提供一种基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法，所述USB接口连接器与外部的USB摄像头连接，其图像采集方法包括如下步骤：
1)启动微处理器MX21，进行图像采集；
2)配置微处理器MX21，使USB-OTG模块工作在USB主机模式；
3)微处理器MX21配置外部的USB接口的摄像头Z301P的传感器的参数，如自动白平衡、曝光时间等，使之达到较佳状态，在此步骤对外部的摄像头Z301P进行参数配置时，微处理器MX21的USB-OTG模块将对传感器的配置命令按照USB协议进行数据处理转换，并传输给外部的USB接口的摄像头进行参数配置；
4)微处理器MX21配制外部的摄像头Z301P中的图像硬件处理模块的参数，如图像处理模块、JPEG影像格式的硬件解码模块等参数的配置，将摄像头Z301P摄取的外部影像数据转换为JPEG的影像格式，在此步骤中，微处理器MX21通过USB-OTG模块将摄像头的图像配置命令按照USB协议进行处理转换为USB协议数据，从而传输给外部的摄像头Z301P的图像硬件处理模块进行参数配置；
5)判断上述配置命令的执行是否成功，如果成功，则执行下一步骤；如果不成功，则返回步骤2)重新进行参数配置；
6)微处理器MX21等待接收摄像头Z301P传输的影像数据，在接收影像数据时，微处理器MX21的USB-OTG模块将接收的外部的摄像头Z301P的影像数据按照USB协议进行数据的打包、解包等数据处理，之后，USB-OTG模块处理后的影像数据传输给微处理器MX21；
7)微处理器MX21将处理后的影像数据传输给微处理器MX21的图像处理模块，进行存储、显示等后续的数据编辑处理或输出等操作；
8)判断是否结束图像采集，若结束图像采集，则执行下一步骤；若不结束采集，则返回步骤6)执行；
9)微处理器MX21通过USB-OTG模块按照USB协议对数据处理并停止摄像头Z301P中的传感器、图像处理模块中的JPEG硬件解码模块的工作；
10)结束微处理器MX21的图像采集工作。
由上述图像采集方法可知，本发明基于嵌入式系统的摄像装置采集图像的方法，通过微处理器MX21的USB-OTG模块按照USB协议进行影像数据的传输，USB接口的摄像头Z301P的数字信号处理器将摄取的外部影像进行处理并转换为相应的影像数据格式，打包成USB数据通过USB接口连接器传输给微处理器MX21，使得微处理器MX21的USB-OTG模块仅需接收该影像数据并解码，进行简单的数据处理即可进行显示、存储或输出等操作，相比较于现有技术的手持电子产品的图像采集方式，减少本发明摄像装置的微处理器MX21的图像处理工作及系统占用资源，提高微处理器MX21的处理效率，节省微处理器MX21处理影像数据的时间，提高摄像装置的图像处理性能。
此外，本发明基于嵌入式系统的摄像装置采用的嵌入式微处理器MX21系统，可以及时进行软件的更新，并可根据使用者的需要进行升级，便于本发明基于嵌入式系统的摄像装置的摄像性能的更新应用。
Claims (7)
1.一种基于嵌入式系统的摄像装置，包括微处理器、USB-OTG模块及USB接口连接器，USB-OTG模块分别连接微处理器及USB接口连接器，USB接口连接器与外部的USB接口的摄像头连接并进行数据传输，USB-OTG模块接收微处理器传来的数据按照USB协议处理并相应地传输给USB接口连接器，或者USB-OTG模块接收USB接口连接器传来的影像数据，将其按照USB协议处理后传输给微处理器，由微处理器的图像处理模块进行处理。
2.如权利要求1所述的基于嵌入式系统的摄像装置，其特征在于：还包括USB收发模块，所述USB收发模块一端连接USBOTG，另一端连接USB接口连接器，所述USB收发模块将接收的USB数据转换为电平信号在USB数据线上传输。
3.如权利要求2所述的基于嵌入式系统的摄像装置，其特征在于：所述微处理器为MC9328MX21。
4.如权利要求1或2所述的嵌入式系统的摄像装置，其特征在于：所述USB-OTG模块设置于微处理器内。
5.一种如权利要求1所述的基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法，所述USB接口连接器与外部的USB接口的摄像头连接，所述图像采集方法包括如下步骤：
1)启动微处理器进行图像采集；
2)配置微处理器，使USB-OTG模块工作在USB主机模式；
3)微处理器通过USB-OTG模块按照USB协议进行处理并配置外部的USB接口的摄像头的传感器参数；
4)微处理器通过USB-OTG模块按照USB协议进行处理并配置外部的USB接口的摄像头的图像硬件处理模块的参数；
5)判断上述配置是否成功，如果不成功，返回步骤2)执行；如果成功，执行下一步骤；
6)USB接口连接器接收外部的USB接口的摄像头的影像数据，并传输给微处理器的USB-OTG模块，USB-OTG模块按照USB协议对影像数据进行处理后传输给微处理器；
7)微处理器的图像处理模块对影像数据处理并存储或输出；
8)判断是否结束图像采集，如果不结束图像采集，则返回步骤6)执行；如果结束图像采集，执行下一步骤；
9)微处理器通过USB-OTG模块按照USB协议处理并停止外部的USB接口的摄像头中的传感器、图像硬件处理模块的工作；
10)结束微处理器的图像采集。
6.如权利要求5所述的基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法，其特征在于：还包括USB收发模块，所述USB收发模块一端连接USBOTG，另一端连接USB接口连接器，所述USB收发模块将接收的USB数据转换为电平信号在USB数据线上传输。
7.如权利要求5所述的基于嵌入式系统的摄像装置的图像采集方法，其特征在于：所述微处理器为MC9328MX21。
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