嵌入式系统/ARM技术中的基于32位低端嵌入式系统的图像采集模块

引言目前，在嵌入式系统中，图像采集可以采用模拟摄像头、CCD图像传感器或CMOS数字图像传感器来实现。CMOS数字图像传感器由于其高性价比和直接输出数字图像数据而得到最为广泛的应用。MT9V011就是一个这样的CMOS数字图像传感器。本文将介绍MT9V011 CMOS数字图像传感器在一个低端ARM7处理器系统中的应用。在低端嵌入式系统中增加图像采集系统实时图像采集系统已经广泛应用于手机、PDA、实时监控系统等高端嵌入式系统中。在这类系统中，处理器具有以下特点：具有较高的处理速度可以实时处理采集回来的大量图像数据；具有较大的内存可以存放若干帧完整的图像数据；具有丰富的外设接口可以比较容易地扩展大 嵌入式系统是一种嵌入在特定应用设备中的计算机系统，它们通常有特定的功能，并且运行在有限的资源环境中。在嵌入式系统中，图像采集是常见的一种功能，尤其在现代科技产品如手机、PDA和实时监控系统中。本文重点讨论的是在32位低端嵌入式系统中如何实现图像采集，特别提到了基于ARM技术的处理器系统。 ARM（Advanced RISC Machines）技术是一种广泛使用的微处理器架构，以其低功耗、高性能和灵活性著称。在低端嵌入式系统中，例如使用ARM7处理器（如飞利浦的LPC2104）的系统，虽然处理能力相对较弱，内存较小，但仍然可以通过巧妙设计实现图像采集功能。 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）数字图像传感器是嵌入式系统中常用的图像采集设备，因为它们的成本效益高并且能直接输出数字图像数据。MT9V011是Micron公司生产的一款CMOS图像传感器，它提供VGA（640x480像素）分辨率的逐行扫描图像，帧率最高可达30fps。该传感器还内置多种图像处理功能，如窗口化、图像翻转和旋转，以及可编程增益、帧频和曝光控制，这减少了对外部组件的需求，降低了系统体积和成本。 在低端嵌入式系统中增加图像采集功能面临的主要挑战是处理器的处理能力和硬件资源限制。例如，LPC2104的I/O口速度不足以直接处理MT9V011的高速图像数据输出，且内存容量（16KB）不足以存储大量的图像数据。为了解决这些问题，可以利用可编程逻辑器件（如FPGA或 CPLD）作为处理器和传感器之间的接口，以提高数据处理速度并进行必要的数据缓冲。这样，可编程逻辑器件可以预先处理图像数据，降低对处理器的实时处理要求，同时允许系统通过外部存储器扩展来存储图像数据。 具体实现中，可编程逻辑器件接收MT9V011的图像数据流，按照处理器能够处理的速度进行分块传输，并可能执行一些预处理任务，如数据压缩，以减少数据量。此外，通过I2C接口可以编程设置MT9V011的参数，适应不同的应用场景。 总结来说，低端嵌入式系统中的图像采集涉及到的关键技术包括：1) 选用合适的CMOS图像传感器（如MT9V011），它需要具备高效能和低功耗；2) 理解和利用ARM7处理器的特性，如I/O口速度和内存限制；3) 设计合适的系统架构，如采用可编程逻辑器件作为接口增强数据处理能力；4) 考虑外部存储扩展以存储图像数据；5) 利用传感器的内置功能减轻处理器负担，提高整体系统的效能。这样的解决方案不仅适用于LPC2104，也可以推广到其他类似的低端控制处理器，如AVR单片机和MCS51单片机。