紅外方式數字圖像采集報警系統的設計
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3.1 系統軟件的總體流程
紅外方式數字圖像采集報警系統由紅外傳感器探測出信號跳變通知CPU，從而控制圖像傳感處理器。由于A(yíng)T91SAM7S64有32個(gè)I/O服用端口故選取其中一個(gè)端口PA18作為紅外信號接收端口，在CPU中首先設置其為輸入端口由于上電后其端口為高電平當紅外接收信號觸發(fā)時(shí)經(jīng)處理后是由低電平向高電平的跳變，所以在I/O端口處應是高電平向低電平的跳變，在芯片初始化后可通過(guò)PIO控制器引腳數據狀態(tài)寄存器判斷PA18是否為0。若為0則控制OV6620，否則應繼續判斷，直到端口為低電平為止，然后進(jìn)行通信并設置OV6620，當其響應后進(jìn)行圖像獲取，并把數據傳送給外存儲器。其系統主程序框圖如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152034.htm
3.2 圖像傳感處理
3.2.1 OV6620的寄存器設置
TWI的數據發(fā)送為單字節發(fā)送OV6620功能寄存器的地址是0x00～0x50，其中不少是保留寄存器通過(guò)設置相應的寄存器，可以使OV6620工作于不同模式，在TWI數據發(fā)送時(shí)由于從機地址與從機子地址的存在所以應在TWI_MMR中寫(xiě)入從機地址并設置內部地址長(cháng)度，在TWI_IADR中寫(xiě)入從機子地址，由于TWI_THR保存發(fā)送的數據為8位，故設置OV6620為低分辨率、曝光時(shí)間、自動(dòng)白平衡和設置幀時(shí)鐘周期，其控制程序如下：
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x14，0x20)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x10，0x9A)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x24，0x33)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x25，0x97)
AT91_F_TWI_Write_Byte
(const TWI_Mapped，OV6620_addr，0x1，0x02)
AT91_F_TWI_Write_Byte( )為控制設置寄存器函數，它的第1個(gè)參數是TWI的映射地址。在A(yíng)T91SAM7S64中的宏定義地址為0Xfffb8000，OV6620_addr為宏定義的從機芯片地址0XC016,第3個(gè)參數為OV6620的內部寄存器地址，第4個(gè)參數為相應的寄存器設定的值。
3.2.2 OV6620的采集過(guò)程
OV6620有4個(gè)同步信號：VSYNC(垂直同步信號)、FODD(奇數場(chǎng)同步信號)、HREF(水平同步信號)、PCLK(像素同步信號)。當采用連續掃描方式時(shí)，只使用VSYNC和HREF、PCLK 3個(gè)同步信號[5-6]。AT91SAM7S64的1個(gè)外部中斷引腳VSYNC信號的輸入，相應的中斷服務(wù)程序分別為VSYNC_IRQ( )，HREF接AT91SAM7S64的普通I/O口。圖像采集的過(guò)程為：當用TWI初始化0V6620后，使能VSYNC對應的中斷，等待CPU讀取一幀的圖像在VSYNCIRQ( )中斷服務(wù)程序中判斷是否已取得一幀圖像數據。若不是，繼續等待知道完全傳送一幀圖像數據為止。完成后把每接收到一幀的數據再存儲到外存儲器中。
3.2.3 圖像提取過(guò)程
圖像提取的過(guò)程為：當采集數據已經(jīng)存放在外存儲器中，利用CPU取出數據，再傳輸給上位機。先對外存儲器進(jìn)行讀復位，使外存儲器的指針指向首地址，再根據OV6620所輸出RGB數據的格式進(jìn)行讀取。其中，提取過(guò)程最重要的是OV6620所輸出RGB數據格式，它影響到提取圖像的準確性。本系統應用的是8位輸出，其數據格式如表1所示。
從表1中可以看出，第一行Y通道是無(wú)效數據應該去除。從第二行開(kāi)始讀取，在一行之內，B、R數據只在奇次項出現，G數據只在偶次項出現。而在每一行內，偶數點(diǎn)的R數據、B數據可通過(guò)分別對其兩側的2個(gè)點(diǎn)的R和B數據求平均值得到。這樣，一幅圖像就提取完了，可以直接存成二進(jìn)制文件。
4 軟件設計的難點(diǎn)與不足點(diǎn)
由于A(yíng)T91SAM7S64 芯片的價(jià)格低廉,且在圖像采集過(guò)程中消耗MCU 的資源大,所以不免存在某些資源有限的問(wèn)題。在軟件設計過(guò)程中程序空間不足是設計的瓶頸，此外在紅外信號處理部分并不是無(wú)間斷的連續紅外感應而是需要間隔一段時(shí)間，但是間隔的時(shí)間約為10s左右，考慮到該系統為報警防盜系統的實(shí)際情況其時(shí)間間隔應在合理的范圍內。在圖像傳感及處理部分，圖像的去噪堯黑線(xiàn)提取等只在設置寄存器中不斷試驗從而達到最好的效果，并沒(méi)有在程序中自動(dòng)完成。所以在以上這些方面還需要不斷完善。本設計采用AT91SAM7S64 單片機，它具有豐富的外設，同時(shí)集成了USB 接口模塊，減少了外圍電路、降低了成本遙利用硬件平臺。AT91SAM7S64 和OV6620 攝像頭進(jìn)行圖像采集，以及將采集到的圖像數據存儲到外存儲器、與普通的視頻采集卡相比，該嵌入式圖像采集系統極大地簡(jiǎn)化了系統結構，降低了系統設計成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期曰圖像數據的采集與處理均由ARM 芯片完成，因而降低了數據中轉過(guò)程中傳輸錯誤的幾率，提高了系統的可靠性。
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