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基于A(yíng)RM和FPGA的智能小車(chē)監控系統

作者: 時(shí)間:2010-10-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

0 引言
智能小車(chē)是機器人研究領(lǐng)域的一項重要內容。它集機械、電子、檢測技術(shù)與智能控制于一體。在各種移動(dòng)機構中,智能小車(chē)的輪式移動(dòng)機構最為常見(jiàn)。輪式移動(dòng)機構之所以得到廣泛的應用,主要是因為容易控制其移動(dòng)速度和移動(dòng)方向。智能小車(chē)可以適應不同環(huán)境,不受溫度、濕度等條件的影響,完成危險地段、人類(lèi)無(wú)法介入等特殊情況下的任務(wù)。一般的智能小車(chē)操作控制復雜、功能單一、不能遠程重構。
本文介紹的智能小車(chē)可移動(dòng)視頻監控系統,以“飛思卡爾杯”智能小車(chē)競賽提供的車(chē)模裝置為基礎,利用ARM芯片S3C2440A控制圖像采集、網(wǎng)絡(luò )傳輸、速度采集干擾小的模塊,利用FPGA芯片控制電機驅動(dòng)、舵機控制、電量采集干擾大的模塊,當上位機通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)智能小車(chē)服務(wù)器時(shí),在監控界面上點(diǎn)擊按鈕來(lái)控制小車(chē)的運行、圖像拍攝、速度采集。

1 系統總體設計
該系統采用三星公司的ARM芯片S3C2440A作為主控制芯片及Altera公司的FPGA芯片EP2C5T144C8作為輔助控制芯片,ARM上裝有Windows CE5.0操作系統。S3C2440A內置豐富的外設資源包括中斷控制器、GPIO、I2C、相機接口等接口電路,其內核為16/32位的ARM920T處理器,它集MMU,AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結構與一體,主頻可達400 MHz。
利用ARM9控制圖像采集、速度采集、網(wǎng)絡(luò )傳輸等功耗小、干擾弱的模塊;利用FPGA單獨控制功耗大、干擾強的直流電機、舵機、固態(tài)繼電器以提高系統的抗干擾能力。ARM9和FPGA以并行總線(xiàn)的方式進(jìn)行數據和控制信號的傳輸,需要注意的是ARM的I/O口需要設置為禁止上拉,否則無(wú)法和FPGA進(jìn)行通信。該系統具體組成如圖1所示。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/151426.htm



2 系統硬件電路設計
2.1 圖像采集電路設計

圖像采集模塊選用OmniVision公司的CMOS圖像傳感器OV9650,可達130萬(wàn)像素,具有標準SCCB(setial camera control bus)接口,通過(guò)該接口可以方便地設置圖像像素大小、輸出YCbCr順序、白平衡、色飽和等重要參數。
S3C2440A可以直接和CMOS圖像傳感器OV9650連接,如圖2所示。OV9650的PWDN引腳與S3C2440A的GPG12引腳相連,這樣可以控制OV9650的工作狀態(tài)。當無(wú)須采集圖像時(shí),將GPG12輸出高電平,OV9650芯片處于掉電模式,節省電能消耗。OV9650可輸出YCbCr,RGB兩種格式的數據,當輸出YCbCr格式時(shí),要用到數據線(xiàn)的D2~D9;當輸出RGB格式時(shí),則需要用數據線(xiàn)D0~D9。本文采用YCbCr格式,數據線(xiàn)D2~D9與S3C2440A的CAMDATA0~CAMDATA7相連。


S3C2440A芯片具有相機接口CAMIF,其內部單元如圖3所示,CAMIF支持ITU-R BT.601/656YCbCr 8 b標準的圖像數據輸入,最大可采樣4 096×4 096像素的圖像。該接口可以使用兩種通道將圖像數據存儲在SDRAM中:一種是預覽通道模式,將從相機接口采集到的圖像數據轉為RGB數據,并在DMA控制下傳輸到SDRAM,這種模式通常用來(lái)提供圖像預覽功能;另一種是編碼通道模式,將圖像數據按照YCbCr 4:2:0或者YCbCr 4:2:2的格式傳輸到SDRAM,這種模式主要為JPEC,MPEG-4,H.263等編碼器提供圖像數據的輸入。


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