利用USB2.0單片機實現(xiàn)全數(shù)字圖像的實時采集

時間：2023-05-01 09:18:41 計算機論文我要投稿

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摘要：主要論述利用USB2.0單片機接口技術實現(xiàn)高分辨率（640×480點陣以上）、快速（24幀/s以上）全數(shù)字圖像的實時采集、傳輸?shù)脑�、方法和系統(tǒng)實現(xiàn)，以及相應的固件程序設計。

關鍵詞：USB2.0 接口技術數(shù)字圖像單片機

引言

傳統(tǒng)的方法是用視頻采集卡（如1394）對視頻信號進行采集，利用相應的軟件傳給PC機，既不方便，也不經濟。本文介紹一種利用Cypress公司2002年發(fā)布的世界上第一塊帶有USB2.0接口的芯片CY7C68013與PC機（主板為支持USB2.0的華碩主板PB533）實現(xiàn)了高分辨率（640×480點陣以上）、快速（24幀/s以上）、全數(shù)字圖像的實時采集系統(tǒng)。

1 數(shù)字圖像的實時采集原理

數(shù)字圖像的實時采集原理如圖1所示。在圖1中，以Omnivision technologies公司的OV7620/7120芯片作為圖像采集芯片，其主要特點是該芯片可提供0.5～30幀/s，640×480像素點陣CMOS的彩色或黑白數(shù)字圖像，工作頻率為27MHz，像素時鐘為27MHz；以Cypress公司的CY7C68013作為CPU控制和USB2.0接口芯片，該芯片的主要特點是在一塊芯片上集成了USB2.0內核和引擎、一個增強型51系列的微處理器，及可編程外圍接口的芯片，提供了高效率的時序解決方案，在這種有獨創(chuàng)性的結構下，仍然使用低價位的51系列的微處理器，其數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到56MB/s，可以提供USB2.0的最大帶寬。因此在圖1中，CPU控制和USB2.0接口芯片選擇了上述芯片。圖像芯片（OV7620/7120）所采集的圖像數(shù)據(jù)按設定的頻率（0.5～30幀/s），在CY7C68013內部51CPU的控制下，直接將其送到CY7C68013的FIFO緩沖區(qū)，再由其內部的USB2.0接口通過USB電纜將其圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。

2 數(shù)字圖像的實時傳輸

為了實現(xiàn)數(shù)字圖像的實時傳輸，必須解決影響實時傳輸?shù)膸状笠蛩兀阂皇菆D像芯片采集速度；二是圖像芯片與CY7C68013的FIFO緩沖區(qū)之間的傳輸速度；三是CY7C68013內部的USB2.0與帶有USB2.0接口計算機之間的傳輸速度；四是計算機中應用軟件的接收圖像、處理圖像速度。以下將分別加以具體說明。

（1）圖像芯片采集速度

圖像芯片采集速度是選擇圖像芯片的關鍵指標，在該指標滿足的前提下，選取圖像分辨率相對較高的圖像芯片。如可以選取Photobit公司的PB-0300或Omnivision公司的OV7620以及Philips公司的SAA7111等高分辨率圖像采集及處理芯片。

（2）圖像芯片與CY7C68013的傳輸速度

一般的，對于大多數(shù)CMOS數(shù)字圖像采集和處理芯片，其數(shù)據(jù)傳輸速度為其像素時鐘，與其工作頻率基

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