CN202103752U - 基于s3c2440a的光纤图像时分采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，包括有两路CMOS摄像头和ARM芯片S3C2440A，两路CMOS摄像头相互垂直，且两路CMOS摄像头的镜头均朝向待连接光纤的连接端，ARM芯片S3C2440A与两路CMOS摄像头分别通过IIC总线相连，ARM芯片S3C2440A分别外接有LCD显示器、FLASH存储器和SDRAM存储器。本实用新型系统结构简单、运行稳定，能够实时的采集和处理高分辨率、高精度的光纤图像，并且处理速度快；本实用新型利用摄像头接口通过DMA通道实时采集数据，减少了CPU的占用率，避免了系统瘫痪，可广泛应用于经济型和全数字化的光纤熔接机中以及其他图像采集及处理的嵌入式控制系统中。

Description

基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统

技术领域

    本实用新型涉及一种基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统。

背景技术

传统的光纤熔接机大都采用CCD摄像头采集光纤的图像，需要专门设计A/D转换电路，把模拟信号转换成数字信号，然后由FPGA和不支持摄像头接口的ARM处理器进行采集数据。利用CCD摄像头和不支持摄像头接口的处理器采集数据，系统设计复杂，在控制、监视或管理方面也不够灵活。

嵌入式技术已经成为当前最热门、最具发展前景的IT应用领域之一。Samsung公司的S3C2440A使用ARM920T内核，主频400M，最高处理速度为533MHz，是同类嵌入式CPU中最快的一款，并兼有功耗低、高集成度等特性。它集成了一个摄像头接口(CAMIF)。CAMIF支持YUV格式的输入，最大可采样4096×4096像素的图像，其图像采集模块简单，硬件电路容易实现。Omni Vision

公司的彩色CMOS图像传感器OV9650，支持SXGA，VGA，QVGA，QQVGA，CIF，QQCIF模式和SCCB接口，本设计方法采用SXGA格式。驱动电路简单，数据采集方便，性价比高。

基于S3C2440A处理器的光纤熔接机采用CMOS摄像头直接获取光纤图像的数字信号，通过摄像头接口时分采集数据。传统的光纤熔接机一般采用两种方式来采集光纤的图像。

第一种方式是采用CCD摄像头、FPGA和不支持摄像头接口的ARM处理器来采集光纤的图像。如附图1所示，这种方案的优点是CCD输出的模拟信号经过转换成数字信号后，两路视频信号可由FPGA处理器并行采集。但这种方案最大缺陷是CCD输出的是全电视信号(CVBS)，必须经过视频解码芯片转换成数字信号，且CCD摄像头驱动电路复杂，还要设计行、场同步分离电路；全电视信号数字化复杂、成本高、难度大。

第二种方式是采用CMOS摄像头、FPGA和不支持摄像头接口的ARM处理器来采集光纤的图像。如附图2所示，这种方案相对第一方案的优点是CMOS摄像头输出的是数字信号，不需要进行模数转换。缺点是需要进行采集数字信号的设计，实现难度大、成本高、研发时间长。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种利用S3C2440A提供的图像采集通道，使用DMA方式将数据采集到SDRAM 存储器中，采用CMOS摄像头直接获取数字信号，利用S3C2440A处理器的摄像头接口直接采集数据，不需要进行全电视信号的数字化，摄像头驱动电路简单；数字视频信号直接通过摄像头接口采集到SDRAM存储器中，不需要进行复杂的设计，解决了上述两种方案的存在的技术问题，具有简洁易行、成本低、研发时间短等优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，其特征在于：包括有两路CMOS摄像头和ARM芯片S3C2440A，所述的两路CMOS摄像头相互垂直，且两路CMOS摄像头的镜头均朝向光纤的出口端，所述的ARM芯片S3C2440A与两路CMOS摄像头分别通过IIC总线相连，ARM芯片S3C2440A分别外接有LCD显示器和SDRAM存储器。

所述的基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，其特征在于：所述的ARM芯片S3C2440A采用ARM920T内核。

所述的基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，其特征在于：所述的ARM芯片S3C2440A具有摄像头接口，分别从两路CMOS摄像头引出的IIC总线均接入ARM芯片S3C2440A上的I/O端口。

本实用新型的工作原理如下：

（1）、CMOS摄像头驱动设计：

通过软件设计，S3C2440A控制GPIO口模拟SCCB总线初始化摄像头寄存

器和摄像头接口的寄存器。配置摄像头寄存器，使其工作在主模式，数据输出格式为YUV。

    （2）、两路CMOS摄像头主模式同步设计：

通过硬件设计，S3C2440A控制摄像头接口的CAMCLK引脚输出两个CMOS摄像头的工作时钟，SCCB总线同时连接两路CMOS摄像头，系统上电时，同时初始化两路CMOS摄像头，两路摄像头就可以同步工作在主模式。

（3）、数字视频信号存储技术设计：

进行SDRAM电路设计，SDRAM内部有4个Bank，把采集到的数据分别存储在两个Bank中，软件处理图像，同时取出两路CMOS数据用于并行显示。

本实用新型的有益效果：

（1）、本实用新型能够实时的采集和处理高分辨率、高精度的光纤图像，并且处理速度快；

（2）、本实用新型采用高性能的彩色CMOS图像传感器，能够采集到高清的彩色光纤图像；

（3）、视频信号数据量大，处理过程复杂，实时采集数据时，很可能造成系统瘫痪，本实用新型利用摄像头接口通过DMA通道实时采集数据，减少了CPU的占用率，避免了系统瘫痪，系统可以同时执行其他任务，运行稳定；

（4）、本实用新型系统结构简单，运行稳定，研发时间短；

（5）、本实用新型可广泛应用于经济型和全数字化的光纤熔接机中，以及其他图像采集及处理的嵌入式控制系统中。

附图说明

图1为CCD摄像头+FPGA+ARM7采集光纤图像的系统框图。

图2为CMOS摄像头+FPGA+ARM7采集光纤图像的系统框图。

图3为本实用新型CMOS摄像头+FPGA+ARM9技术方案实现的系统框图。

图4为本实用新型实施例中两路OV9650摄像头数据切换示意图。

具体实施方式

参见图3，一种基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，包括有两路CMOS摄像头和ARM芯片S3C2440A，两路CMOS摄像头相互垂直，且两路CMOS摄像头的镜头均朝向待连接光纤的连接端，ARM芯片S3C2440A与两路CMOS摄像头分别通过IIC总线相连，ARM芯片S3C2440A分别外接有LCD显示器和SDRAM存储器。

ARM芯片S3C2440A采用ARM920T内核。

ARM芯片S3C2440A具有摄像头接口，分别从两路CMOS摄像头引出的IIC总线均接入ARM芯片S3C2440A上的通用I/O端口。

以OV9650摄像头为例，结合附图对本实用新型的工作过程作如下说明：

（1）、驱动OV9650摄像头。系统上电后， S3C2440A控制GPIO口模拟

SCCB总线初始化摄像头寄存器和摄像头接口的寄存器。由于硬件电路设计，S3C2440A同时初始化两路Ov9650摄像头。两路OV9650摄像头同步工作在主模式，输出YUV格式的彩色图像，分辨率为1280*1024。

（2）、两路摄像头数据的切换如图4所示。是由FPGA（现场可编程大规模

集成电路）设计实现的。两路摄像头均连接在FPGA上，在FPGA内部利用CMOS1场同步信号1产生切换控制信号2，实现在CMOS1场同步信号的上升沿位置切换两路摄像头数据，获得切换输出数据5。

（3）、S3C2440A读取FPGA输出的摄像头数据。S3C2440A外围配置电路

包括摄像头接口(CAMIF)电路设计、SDRAM电路设计、FLASH电路设计。摄像头接口为S3C2440A提供通道，将采集到的数据存放到SDRAM；SDRAM为S3C2440A提供图像数据的存储空间；FLASH为S3C2440A提供系统程序和应用程序的存储空间。S3C2440A在SDRAM中划分两个存储空间，通过判断切换控制信号，识别两路摄像头数据，分别存放到相应的存储空间。

（4）、光纤图像的并行显示。S3C2440A移植Linux系统，外接LCD显示屏。

S3C2440A在LCD屏上开两个窗口，同时读取SDRAM中两个空间的数据并行输出到LCD屏上。

对于上下文中实时采集和显示数据量庞大的数字视频信号来说，CPU的负荷很大，容易造成系统瘫痪。本实用新型中摄像头接口利用DMA方式读出数据，大大减轻系统负荷，避免系统瘫痪。这种方式具有清晰度高、准确度高、处理速度快等特点。

Claims (3)

1.一种基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，其特征在于：包括有两路CMOS摄像头和ARM芯片S3C2440A，所述的两路CMOS摄像头相互垂直，且两路CMOS摄像头的镜头均朝向待连接光纤的连接端，所述的ARM芯片S3C2440A与两路CMOS摄像头分别通过IIC总线相连，ARM芯片S3C2440A分别外接有LCD显示器、FLASH存储器和SDRAM存储器。

2.根据权利要求1所述的基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，其特征在于：所述的CMOS摄像头输出的数据格式为YUV，S3C2440A摄像头接口的视频信号输入为YUV。

3.根据权利要求1所述的基于S3C2440A的光纤图像时分采集系统，其特征在于：所述的ARM芯片S3C2440A具有摄像头接口，分别从两路CMOS摄像头引出的IIC总线均接入ARM芯片S3C2440A上的I/O端口。

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