基于ARM/DSP的图像采集与视频应用领域,是当前嵌入式开发的重要方向之一。在了解具体的图像采集与视频应用前,我们首先来探究图像成像单元的基本组成部分。
图像成像单元主要由CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)两种传感器构成。CCD传感器因其高感光度、低噪声、良好色彩饱和度等特点,常用于高精度的成像需求中,但价格相对较高。而CMOS传感器则以其成本效益更佳和集成度高著称,不同制造商生产的CMOS传感器在结构上虽大同小异,但核心部分一般包括感光阵列、模拟处理、A/D转换、时序电路、寄存器控制电路及图像质量控制等。
传感器接口信号包括主时钟信号(MCLK)、像素时钟(PIXELCLK)、水平同步/参考信号(HSYNC/HREF)、垂直同步信号(VSYNC)以及像素数据信号(Data[7:0])。CMOS传感器输出的信号格式有RawRGB(Bayer)、RGB565、YUV422、ITU656等。RawRGB输出原始RGB数据,而RGB565和YUV422是常用的像素数据输出格式。ITU656格式甚至可以不需要HSYNC和VSYNC信号配合。
后端处理单元是图像采集与视频应用的关键部分,这里通常涉及到ARM处理器的使用。ARM处理器因其低功耗、高效率在这一领域受到青睐。在选择处理器时,除了考虑功耗、价格、主频和外频等传统因素外,还要考虑其内部处理能力,比如DMA能力、硬件加速能力等。Freescale MX21处理器就是硬件加速能力较好的例子。
DSP(数字信号处理器)也可以作为后端处理器,它可以直接输入传感器的输出信号,适用于需要高效率处理算法的场合。对于视频编解码的应用,常见的编解码算法有MPEG-4和H.264,它们逐渐成为视频监控等安防领域的主流技术。
尽管ARM处理器在视频编解码方面存在一定的难度,但一些高端ARM处理器内部集成了编解码CODEC,使得编解码算法基本不占用CPU时间,提供了一种可行的解决方案。在这一领域,工程师们经常需要对图像采集后的数据进行颜色空间变换、放大缩小等处理,以满足不同应用场景的需求。
总结来说,基于ARM/DSP的图像采集与视频应用是一个涉及硬件选择、信号处理、图像质量控制、编解码算法实现等多方面技术的复杂过程。随着技术的不断进步,这一领域仍有很大的发展空间和潜力。对于致力于嵌入式开发的工程师们来说,掌握这些基础知识,对于开展相关项目的研究和开发具有重要的意义。