摘要 利用arm7(lpc2210)與cmos感光芯片(ov7620)實現(xiàn)了一個緊湊型圈像采集、處理系統(tǒng)；通過夸理利用lpc2210數(shù)據(jù)總線的工作方式，有效地消除了ov7620對系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的干擾。sccb控制，圖像數(shù)據(jù)的采集、處理以及傳輸都由一片lpc22lo完成，特別適合于對功耗、體積要求較嚴(yán)格的嵌入式應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞 arm7 ov7620 圖像傳感器 sccb協(xié)議 數(shù)據(jù)采集

　　0v7620是一種cmos圖像傳感器，它被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)攝像頭、攝像手機等產(chǎn)品中。由它組成的圖像采集系統(tǒng)，比較常見的設(shè)計方法為ov7620搭配ov5ll+或cpld／fpga。ov511+或cpld／fpga采集的圖像數(shù)據(jù)通過usb總線或雙端口ram輸出到pc或mcu(arm、dsp等)，由pc或mcu對圖像數(shù)據(jù)進行進一步的處理。本文所設(shè)計的圖像采集系統(tǒng)僅用一個arm芯片就實現(xiàn)了ov7620的功能控制、時序同步、數(shù)據(jù)采集與處理等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、實用。

　　1 硬件結(jié)構(gòu)

　　ov7620是cmos彩色／黑白圖像傳感器。它支持連續(xù)和隔行兩種掃描方式，vga與qvga兩種圖像格式；最高像素為664×492，幀速率為30fp8；數(shù)據(jù)格式包括yuv、ycrcb、rgb三種，能夠滿足一般圖像采集系統(tǒng)的要求。

　　ov7620內(nèi)部可編程功能寄存器的設(shè)置有上電模式和sccb編程模式。本系統(tǒng)采用sccb編程模式，連續(xù)掃描，16位rgb數(shù)據(jù)輸出。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　arm芯片選用具有arm7tdmi內(nèi)核的lpc2210，通過lpc2210的gpio模擬sccb總線協(xié)議，控制ov7620的功能寄存器。使用lpc2210的3個中斷引腳引入ov7620的圖像輸出同步信號vsync、hsync、pclk，以中斷方式同步圖像數(shù)據(jù)輸出。ov7620的yuv通道輸出的16位并行數(shù)據(jù)通過lpc2210的高16位數(shù)據(jù)線接入。sst39vf160和is61lv25616al為擴展的flash和sram，分別用作程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。

　　2 具體實現(xiàn)

　　2．1 ov7620的功能控制

　　ov7620的控制采用sccb(seriai camera controlbus)協(xié)議。sccb是簡化的i2c協(xié)議，sio-l是串行時鐘輸入線，sio-o是串行雙向數(shù)據(jù)線，分別相當(dāng)于i2c協(xié)議的scl和sda。sccb的總線時序與i2c基本相同，它的響應(yīng)信號ack被稱為一個傳輸單元的第9位，分為don’t care和na。don’t care位由從機產(chǎn)生；na位由主機產(chǎn)生，由于sccb不支持多字節(jié)的讀寫，na位必須為高電平。另外，sccb沒有重復(fù)起始的概念，因此在sccb的讀周期中，當(dāng)主機發(fā)送完片內(nèi)寄存器地址后，必須發(fā)送總線停止條件。不然在發(fā)送讀命令時，從機將不能產(chǎn)生don’t care響應(yīng)信號。

　　由于i2c和sccb的一些細微差別，所以采用gpio模擬sccb總線的方式。scl所連接的引腳始終設(shè)為輸出方式，而sda所連接的引腳在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通過設(shè)置iodir的值，動態(tài)改變引腳的輸入／輸出方式。sccb的寫周期直接使用i2c總線協(xié)議的寫周期時序；而sc-cb的讀周期，則增加一個總線停止條件。

　　ov7620功能寄存器的地址為0x00～0x7c(其中，不少是保留寄存器)。通過設(shè)置相應(yīng)的寄存器，可以使ov7620工作于不同的模式。例如，設(shè)置ov7620為連續(xù)掃描、rgb原始數(shù)據(jù)16位輸出方式，需要進行如下設(shè)置：

　　i2csendbyte()為寫寄存器函數(shù)，它的第1個參數(shù)ov7620為宏定義的芯片地址0x42，第2個參數(shù)為片內(nèi)寄存器地址，第3個參數(shù)為相應(yīng)的寄存器設(shè)定值。

　　2．2 ov7620時鐘同步

　　ov7620有4個同步信號：vsync(垂直同步信號)、fodd(奇數(shù)場同步信號)、hsync(水平同步信號)和pclk(像素同步信號)。當(dāng)采用連續(xù)掃描方式時，只使用vsync和hsync、pclk三個同步信號，如圖l所示。時為檢測ov7620掃描窗口的有效大小，還引入了href水平參考信號。

　　lpc2210的3個外部中斷引腳分別作為3個同步信號的輸入，相應(yīng)的中斷服務(wù)程序分別為vsync_irq()、hsync_irq()和pclk_irq()。在內(nèi)存中定義一個二維數(shù)組存儲圖像數(shù)據(jù)，一維用變量y表示，用于水平同步信號計數(shù)；二維用變量x表示，用于像素同步信號計數(shù)。圖像采集的基本流程為：當(dāng)用sccb初始化好ov7620后，使能vsync對應(yīng)的中斷，在vsync_irq()中斷服務(wù)程序中判斷是否已取得一幀數(shù)據(jù)。若是，則在主程序的循環(huán)體中進行數(shù)據(jù)處理；若不是，則使能hsync對應(yīng)的中斷，并將y置為o。在hsync_irq()中斷服務(wù)程序中，判斷href的有效電平，若有效，則y加1，x置為o，并使能pclk對應(yīng)的中斷。在pclk_irq()中斷服務(wù)程序中，判斷href的有效電平，若有效，則z增加，同時采集一個像素點的圖像數(shù)據(jù)。

　　2．3 圖像數(shù)據(jù)的輸出速度匹配

　　在ov7620的3個同步信號中，pclk的周期最短。當(dāng)ov7620使用27 mhz的系統(tǒng)時鐘時，默認的pclk的周期為74 ns。而lpc2210的中斷響應(yīng)時間遠遠大于這個值。lpc2210的最大中斷延遲時問為27個處理器指令周期，最小延遲時問為4個指令周期，再加上中斷服務(wù)時