usb接口的数字摄像系统设计.pdf

1、 电子技术应用!年第#期 数字 $%$(总线与;$内部的系统 总线连接， 实现数据的传送。同时)*+又是一种通信协 议， 支持主系统与其外设之间的数据传送。在)*+的网 络协议中， 每个)*+的系统只能有一个主机。 )*+是一种层状的星形拓扑，其根部是主 机 控 制 器 ，)*+器 件 与 根 部 接 口 连 接 实 现 其 功 能。 若多个器件同时行使其功能， 就要通过集线 器来扩展， 但扩展层不能超过层。)*+器件支 持热拔插， 而且可以即插即用。)*+一般支持两 种传输速度， 即低速/=3? 1 7 和 全 速/!） ， 满足了)*+的传输速率， 但成 本较高。经多方面比较选择了$F;,*公司的内置微 控制器芯片,-0)*+ !/G/H， 开发了具有)*+接口的数 字摄像系统。 !%,*公司的,-.)*+系列芯片， 并利用其开发板来实现数字摄像系统。该系统完全符合)*+/=/协 议， 是一个新型的多媒体设备。 关键词：)*+摄像系统(!$总线 固件 通讯与电视 欢迎邮购本刊/LLM/LLL年光盘版， 每套/元 开关控制来选择234内存映射地址和.D 2E4地址； 两个;!总线的$

2、位; 6 E扩展芯片， 一个用于驱 动七段F.8， 另一个用于读$位开关状态； 一个+7+调节器， 它可以把5转换成+7+； 电源和中断6监控指示灯； 该仿真板基于./0()*系列()*总线控制器，它包 含标准的4机进行 通 讯 ， 控 制 程 序 通 过 外 部(32C送 入 仿 真 板 ， 可 以 进 行 实 时 仿 真 。 这 个 仿 真 板 和 控 制 器 都 完 全 满 足 ()*协 议 。 采用该仿真板来完成产品的开发， 并在此基础上完 成产品， 可提高产品的开发周期。 !)数字*+,#-+芯片 采集卡 的E8.是EGJ7的E-!， 该 芯片将4E)光感应核与外围支持电路集成在一起， 具 有可编程控制与视频模6数混合输出等功能，其输出的 视频为彩色图像， 与FB、 水平参考信号K2.L、 垂直同步信号)=?M 便于外部电路读取图像。 !. /!*总线控制电路 ;!总线是一种双向串行总线，它只有两根信号线， 可用于不同的;或硬件模块间的通讯。两条线分别是串 行数据线（)83） 和串行时钟线（)F） ， 当与设备相连时， 每条线都必须通过上拉电阻接到电源上。;!总线上可连 接多

3、个主从设备。;!总线具有控制简单、 稳定可靠的特 点。;!总线的数据量是可编程的，其最大的数据量是 ,B。图+给出了一个完整的;!总线上的数据传输。 !0数据转换及数据缓冲电路 34.23芯片的数据输出率较高， 并且输出的图像 数据格式不能直接用于通过()*总线传送， 因而需要进 行数据格式转换。34.23芯片的数据输出格式由工作 模式决定， 通过;!总线控制。为了简化电路， 并保持系 统一定的灵活性，采用了3FC.23公司的F8可编程 逻辑阵列芯片来实现数据转换。数据缓冲采用?.公 司的!5-BN$位静态234芯片。电路图如图A所示。 34.23芯片的主要输出信号有：FBE(C（ 时钟输 出， 作为F8芯片的全局工作时钟） 、=和(（ 视频数 欢迎邮购本刊,OO5P,OOO年光盘版， 每套,元5, 电子技术应用!年第#期 据输出线均为$位，作为%8（ 输出允许信号） 和4(*7（ 读复位信号） 。读操 作的过程为： 控制产生一个读复位信号4(*7， 使读缓冲 区的地址指针指向零，在下一时钟周期进行读操作； 在 读时钟的上升沿，如果48和;8信号同时为低，*49: 中的数据就会出现在输

4、出数据总线上， 同时*49:的读 地址指针自动增加。 读写操作过程互不干扰，各自有自己的地址指针。 把%9:849芯片输出的图像数据依约定的要求按 帧 存 放在缓冲区，并加上相应的帧间隔标志，*=控制器则 从缓冲区中读取数据， 并通过接口送往主机， 完成数 据 图像的传输。 ! #$数字摄像系统软件 开发一个*=设备，软件设计是必不可少的。*= 应 用 系 统 软 件 设 计 分 为 三 部 分 ：?AB?C） 、主机操作系统上的客户驱动程序以及操作 界 面 程 序 。 界 面 程 序 通 过 客 户 驱 动 程 序 与 系 统*=1 -EC 1FGC?HBEC.进 行 通 信 ， 由 系 统 产 生*=数 据 的传送动作，固件则响应各种来自系统的*=标准请 求， 完成各种数据的交换工作和事件处理。 由 于 图 像 数 据 自 身 的 格 式 和*=同 步 传 输 适 合 传 输时间敏感的大量数据， 采用了同步传输模式。但是同 步传输设备和进程的同步设计有较大的难度， 且它不提 供错误检查机制。固件利用中 断 来 响 应 主 机 的1 I ;请 求。因此$JK核的1408是关键。需要注

5、意的还有*= 设备的初始化和配置 。 初 始 化 时 ，要 按 严 格 的 顺 序 对 9,!KLK的各寄存器进行操作。主机操作界面程序是用 )%MMNO编写的， 主要实现图像显示以及图像处理等多 种功能。 该 系 统 是 为 了 开 发*=接 口 的 数 字 化 摄 像 设 备 而 设计的，系统的一个性能是帧传输率，%948:9芯片的 数 据 传 输 率 最 高 可 达 到L帧I秒 。 目 前 笔 者 所 实 现 的 *=接口， 在等时传输方式下， 可达到$帧I秒。由于目 前采用仿真模式， 系统的性能在最后的定型中， 可得 到 进一步的提高。 下一步将继续进行系统的集成和优化， 并最终实现 产品化。由于目前的系统是基于系统仿真板的， 所以必 须进行集成， 以最小系统实现。 此外， 还要进一步开发设 备的驱动程序。由于8PQBU =WV *SCEHX EBGRFY 4CDVRF KOKO*CS !L，KZZ$ ! EC 3R?F ?RWSO UU 1BC %BSGW?C (CDEC (CHFGRF 4CDVRF KOO WU_ KKY ! L %_S?CVVO8PXEBU 4CHC?C

6、FEC :BFWBU )C?VRF KOZO :B_ ! a李 伯 成 ， 侯 伯 亨 ， 裘 雪 红O 1=: FC_O &?R?BF GC 3FcRAV (?DC? :RcCUO :E?RVRHG &?CVVYKZZZ -收稿日期：!XKX!） 通讯与电视 ! ! ! ! 8(电子钟万年历 大屏幕8(K年 日 历 电 子 钟 ，驱 动OJdJ英 寸8(数 码 管， 所有元件集成在主板上， 另加数码管、 变压器即可显示。 !#$%主 板 （&$元 ） ： 能 同 时 显 示 年 、 月 、 日 、 星 期 、 时 、 分 、 秒，KJ位数码管显示。 !#%主板（(#$元） ： 在J&基础上增加农历，KZ位数码管显示。 !#$)主 板 （(*#元 ） ： 在J&基 础 上 增 加 温 度 ，KZ位 数 码 管显示（a位温度显示） 。 温度范围：XJJedK!Je !#)主板（(+#元） ： 在N&基础上增加温度，K天设闹铃 一 次， 其它功能同f+J7。 !#$)（(,#元） ，!#)（(&#元） 主板： 在f+J7、f+N7 基础上增加红外遥控调表， 遥控调表距离!N。 打铃器、 时控器、 倒计时、 倒计日、 世 界 时 、 安 全 日 、 根 据 用 户要求单片机设计程序。 天津市友新意科技有限公司 邮购地址： 天津市科研西路N号!N室（LKZ!） 联系人： 张立艳电话I传真： （!）$#$ZaLZJ 投稿邮箱b%&()*+%,*-.,*) J!

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