基于OV6630圖像傳感器和DSP的圖像采集系統設計

　　0 引言

　　DSP是基于可編程超大規模集成電路和計算機技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)重要技術(shù)，DSP芯片的快速數據采集與處理功能以及片上集成的各種功能模塊為DSP應用于各種場(chǎng)合提供了極大的方便。而CMOS圖像傳感器與CCD相比，由于CMOS圖像傳感器能將時(shí)序處理電路和圖像信號的前端放大與數字化部分集成于一個(gè)芯片內，因而其發(fā)展一直受到業(yè)界的高度重視?，F在，隨著(zhù)技術(shù)與工藝的發(fā)展，CMOS圖像傳感器不僅在噪聲上得到了有效改善，而且分辨率也得到了明顯提高。CMOS圖像傳感器將以其低廉的價(jià)格、實(shí)用的圖像質(zhì)量、高集成度和相對較少的功耗在視頻采集領(lǐng)域得到廣泛的應用。為此，本文提出了一種基于DSP和CMOS圖像傳感器，同時(shí)由復雜可編程邏輯控制芯片CPLD控制的實(shí)時(shí)圖像采集系統的實(shí)現方案。

　　1 硬件設計

　　圖1所示是該圖像采集系統的電路結構框圖。由圖1可見(jiàn)，該圖像采集系統主要由OV6630圖像傳感芯片、CPLD控制模塊、SRAM數據存儲器、FLASH程序存儲器、DSP信號處理器等幾部分組成。其圖像采集芯片用美國Omni Vision公司開(kāi)發(fā)的彩色CMOS圖像傳感器OV6630，該芯片與傳統的CCD傳感器相比，其最明顯的優(yōu)勢是集成度高，功耗小，生產(chǎn)成本低，容易與其它芯片整合。該芯片將CMOS光感應核與外圍支持電路集成在一起。由于其運用了專(zhuān)有的傳感器技術(shù)，因而能夠消除普通的光電干擾。該芯片的像素陣列為352×288，即101376像素，還有4行、4列可供選擇。圖像數據的輸出有多種格式(YCrCb4：2：2，GRB4：2：2和RGB原始數據輸出格式)，本系統選用8通道Y輸出RGB原始數據輸出格式，以及逐行掃描的工作方式。其輸出格式為：

　　奇數掃描行BGBG……

　　偶數掃描行GRGR……

　　根據人眼對彩色響應帶寬不高的大面積著(zhù)色特點(diǎn)，每個(gè)象素沒(méi)有必要同時(shí)輸出3種顏色。因此，數據采樣時(shí)，奇數掃描行的第1，2，3，4，…象素分別采樣和輸出B，G，B，G，…數據；偶數掃描行的第1，2，3，4，…象素分別采樣和輸出G，R，G，R，…數據。在實(shí)際處理時(shí)，每個(gè)象素的R，G，B信號由象素本身輸出的某一種顏色信號和相鄰象素輸出的其他顏色信號構成。這種采樣方式在基本不降低圖像質(zhì)量的同時(shí)，可以將采樣頻率降低60％以上。

　　系統中的核心處理芯片選用TI公司的加強型定點(diǎn)DSP芯片TMS320VC5410A，該DSP的工作頻率可達160 MHz，內部有64KBRAM空間可以靈活的映射為數據或程序存儲空間。由于DSP的內部存儲空間有限，所以，本設計在外部擴展了一大小為1 MB的SRAM數據存儲器CY7C1021和256 K的FLASH程序存儲器SST39VF400A?？刂菩酒珻PLD選用Altera公司的MAX7000系列芯片EPM7128SLC84-15。該芯片包含84個(gè)I／O管腳、128個(gè)宏單元，每16個(gè)宏單元可組成一個(gè)邏輯陣列塊，工作電壓為5.0 V。該芯片在系統中處于總體時(shí)序控制地位，既用于給圖像傳感器芯片提供控制信號。也用于SRAM和FLASH的片選和讀寫(xiě)控制，同時(shí)還負責LCD的顯示控制。