解析車載低端圖像數(shù)據(jù)采集壓縮存儲及傳輸系統(tǒng)

該圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有集成度高、傳輸速度快的優(yōu)點，能夠彌補常規(guī)圖像監(jiān)視系統(tǒng)的缺點，可望在低端的視頻圖像領(lǐng)域(如便攜式圖像系統(tǒng))填補空白。
CMOS彩色圖像傳感器OV7620將CMOS光感應(yīng)核與外圍支持電路集成在一起，具有可編程控制與視頻模/數(shù)混合輸出等功能，能夠消除噪聲、燈光閃爍等光電干擾，輸出清晰、穩(wěn)定的彩色圖像。OV7620的功能特點包括：單芯片1/3寸鏡頭，最大664×492像素分辨；I2C控制，標(biāo)準(zhǔn)SCCB接口；開窗功能，局部圖像輸出；輸出RGB/RawRGB/YCbCr視頻信號；自動曝光控制/自動白平衡/自動增益控制/自動亮度控制；圖像質(zhì)量控制，包括顏色飽和度、銳度、伽馬校正等。
如圖1是OV7620的內(nèi)部框圖，視頻圖像采集以后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和控制處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號輸出，視頻的控制時序由時序產(chǎn)生電路來生成，對外輸出的數(shù)字信號為圖像數(shù)據(jù)Y[7:0]和UV[7:0]。定時信號包括圖像時鐘PCLK、奇偶場信號FODD、行同步CHSYN、有效像素HREF、場同步VSYNC。由于它采用I2C的標(biāo)準(zhǔn)SCCB控制，可以采用單片機模擬SCCB總線，對圖像幀頻、曝光時間、增益控制、伽馬校正等進行控制，還可以預(yù)設(shè)圖像的分辨率、采集區(qū)域等。

JPEG編解碼芯片ZR36060是專為視頻采集與編輯應(yīng)用而設(shè)計的，可以方便地實現(xiàn)對視頻信號的實時壓縮和解壓縮，其內(nèi)部框圖如圖2所示。在進行壓縮時，ZR36060接受YUV4:2:2數(shù)字視頻信號，將其編碼為JPEG碼流輸出；在解壓縮時，ZR36060接受JPEG碼流，將其解碼為YUV4:2:2數(shù)字視頻信號輸出?！?br />ZR36060具有以下特點：視頻壓縮和擴展功能，對像素塊和CCIR視頻信號可實現(xiàn)高達25～30幀/秒的壓縮；靈活的數(shù)據(jù)接口，支持三種YUV視頻接口模式，即8位主模式、16位從模式和8位從模式；提供同步主模式和同步從模式兩種視頻同步方式，前者是芯片內(nèi)部產(chǎn)生所有的定時信號，后者則是芯片自己同步于一個外部的視頻源；3種不同的比特率控制模式用于靜止和運動視頻的壓縮；可以和多種常用視頻解碼器實現(xiàn)無縫連接。
由于視頻圖像文件的數(shù)據(jù)量非常大，一副沒有經(jīng)過壓縮的8級灰度黑白視頻圖像的大小為664×492＝327KB。如果不對圖像進行壓縮，其占用Flash存儲器的空間將非常大。因而利用ZR36060的特點以及可以很方便地進行設(shè)置的特點，在本視頻采集設(shè)備上采用了該芯片。
AN2131QC是Cypress公司開發(fā)的USB1.1協(xié)議的單片機，可以非常方便地開發(fā)USB外設(shè)。AN2131QC具有51單片機的所有特點，而且速度更快，可以使用51單片機的通用指令集。采用EZ－USB芯片的系統(tǒng)設(shè)計無需考慮端點數(shù)量、緩沖區(qū)尺寸和傳輸速度的限制。每個芯片內(nèi)嵌一個EZ—USB核，能處理絕大多數(shù)USB事務(wù)，大大簡化了程序代碼，加速了開發(fā)進程。

如圖3所示，整個圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)由采集、壓縮、存儲、傳輸幾個部分組成。OV7620的設(shè)定是通過基于圖像的數(shù)碼相機串行總線SCCB，在AN2131單片機中不能直接產(chǎn)生控制信號，所以必須利用AN2131QC的兩個引腳進行模擬，圖4所示是其讀寫傳輸?shù)臅r序。為了節(jié)省空間，將OV7620的輸出方式設(shè)定為16位視頻總線，但只取其中[Y7：0]的灰度圖像數(shù)據(jù)、采集視頻的同步和圖像時鐘送往ZR36060。