基于BF533的圖像采集與顯示

0 引言
在嵌入式圖像處理系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對(duì)圖像進(jìn)行采集，并將采集圖像的處理結(jié)果顯示在嵌入式系統(tǒng)的彩色LCD之上，以使人能夠?qū)μ幚砗蟮膱D像結(jié)果進(jìn)行直觀的觀察，進(jìn)一步對(duì)圖像識(shí)別的正確與否進(jìn)行人工判斷。本設(shè)計(jì)主要是將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到智能飲水控制系統(tǒng)之中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水位狀況的檢測(cè)。本系統(tǒng)可對(duì)所采集的圖像進(jìn)行邊緣提取，并將結(jié)果顯示在TFTLCD上。該設(shè)計(jì)將BF533提供的PPI接口同時(shí)連接到CMOS圖像傳感器MT9Vlll和TFTLCD顯示器TS35NDl50l上，并采用分時(shí)工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的采集和顯示。
Blackfin處理器的PPI(并行外設(shè)接口)是一種多功能的并行接口，它可以配置為8 bit和16 bit兩種帶寬，并可支持雙向數(shù)據(jù)流，同時(shí)包含了3條同步線以及一個(gè)與外部時(shí)鐘相連的時(shí)鐘引腳。PPI可以對(duì)ITU―R BT．656數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)縫解碼，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入視頻流進(jìn)行解碼，并能自動(dòng)忽略有效視頻之外的任何信號(hào)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Blackfin系列處理器是ADI公司研制的一款嵌入式處理器，它集微控制器、DSP和媒體處理器的優(yōu)勢(shì)于身，可廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信等多個(gè)領(lǐng)域。
MT9V111是Micron Technology公司推出的一款l／4英寸圖像傳感器，它能夠輸出分辨率為640x480的數(shù)碼圖像信號(hào)。通過(guò)以I2C總線對(duì)其IFP(Image Flow Processor)寄存器進(jìn)行配置，即可輸出ITU_R BT．656 (YCbCr)、YUV、565RGB、555RGB和444RGB等數(shù)據(jù)格式的視頻信號(hào)。
TS35NDl50l是臺(tái)灣臺(tái)盛公司生產(chǎn)的一款以薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管為開(kāi)關(guān)器件，能顯示彩色圖像的矩陣型液晶顯示器。使用時(shí)可通過(guò)SPI總線對(duì)其內(nèi)部的寄存器進(jìn)行配置，如果沒(méi)有對(duì)這些寄存器進(jìn)行配置，該LCD將會(huì)自動(dòng)運(yùn)行在默認(rèn)模式。在應(yīng)用中，可將圖像傳感器MT9V111與TFTLCD TS35ND1501同時(shí)連接在BF533的PPI總線上，并采用分時(shí)方式完成圖像的采集與顯示，其系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。圖中，ADG704為4選1的四通多路復(fù)用器，用以選擇圖像傳感器和TFTLCD時(shí)對(duì)PPI總線提供的時(shí)鐘進(jìn)行切換。在圖像采集方面，可將BF533的可編程I／O接口PF4與圖像傳感器的SCLK端口相連，并將PF2與SDATA相連，同時(shí)采用I2C總線方式實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像傳感器MT9Vlll的配置。將PF0置l，PFI清0，可使FTFLCD處于復(fù)位狀態(tài)，圖像傳感器處于工作狀態(tài)。這時(shí)，ADG704的接口S2與接口D處于連通狀態(tài)。而將圖像傳感器MT9V111提供的PIXCLK時(shí)鐘信號(hào)提供給BF533的PPI_CLK接口，則可實(shí)現(xiàn)BF533對(duì)圖像傳感器傳來(lái)數(shù)據(jù)的正確接收。圖像顯示可采用BF533內(nèi)部提供的TIMERl作為幀同步信號(hào)，TIMER2作為行同步信號(hào)來(lái)控制圖像的顯示，不對(duì)TS35NDl501進(jìn)行配置，系統(tǒng)將采用默認(rèn)工作方式。進(jìn)行圖像顯示時(shí)，可將可編程I／O接口PF0清0，以使圖像傳感器處于復(fù)位狀態(tài)，將PFl置1使TFTLCD處于工作狀態(tài)，這時(shí)，ADG704的接口S3與接口D處于連通狀態(tài)，從而為BF533的PPI_CLK接口提供數(shù)據(jù)輸出的20MHz時(shí)鐘信號(hào)。需要指出，當(dāng)有更多的外設(shè)需要和BF533通信時(shí)，采用CPLD進(jìn)行邏輯擴(kuò)展，可以解決GPIO接口不足的問(wèn)題。

2 圖像的采集
在首次進(jìn)行圖形采集和圖像顯示之前，首先應(yīng)對(duì)BF533的PLL、EBIU和系統(tǒng)的SDRAM進(jìn)行設(shè)置，以使BF533能夠正常穩(wěn)定的工作。
圖2所示是圖像采集的軟件流程。通過(guò)設(shè)置BF533的FIO_DIR，F(xiàn)IO_FLAG_C，F(xiàn)IO_LAG_S寄存器，可使可編程I/O接口PFO為高電平，PF1為低電平，從而使圖像傳感器處于工作狀態(tài)，TFTLCD處于復(fù)位狀態(tài)。然后，就可以采用如下代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)BF533的PPI接口初始化。