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)常需要對圖像進行采集，并將采集圖像的處理結果顯示在嵌入式系統(tǒng)的彩色LCD之上，以使人能夠對處理后的圖像結果進行直觀的觀察，進一步對圖像識別的正確與否進行人工判斷。本設計主要是將嵌入式系統(tǒng)應用到智能飲水控制系統(tǒng)之中，從而實現(xiàn)對水位狀況的檢測。本系統(tǒng)可對所采集的圖像進行邊緣提取，并將結果顯示在TFTLCD上。該設計將BF533提供的PPI接口同時連接到CMOS圖像傳感器MT9Vlll和TFTLCD顯示器TS35NDl50l上，并采用分時工作方式來實現(xiàn)對圖像的采集和顯示。
Blackfin處理器的PPI(并行外設接口)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，同時包含了3條同步線以及一個與外部時鐘相連的時鐘引腳。PPI可以對ITU―R BT．656數(shù)據(jù)進行無縫解碼，可實現(xiàn)對輸入視頻流進行解碼，并能自動忽略有效視頻之外的任何信號。

1 系統(tǒng)結構
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)勢于身，可廣泛應用于消費類多媒體、網(wǎng)絡通信等多個領域。
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。通過以I2C總線對其IFP(Image Flow Processor)寄存器進行配置，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。
TS35NDl50l是臺灣臺盛公司生產(chǎn)的一款以薄膜場效應晶體管為開關器件，能顯示彩色圖像的矩陣型液晶顯示器。使用時可通過SPI總線對其內(nèi)部的寄存器進行配置，如果沒有對這些寄存器進行配置，該LCD將會自動運行在默認模式。在應用中，可將圖像傳感器MT9V111與TFTLCD TS35ND1501同時連接在BF533的PPI總線上，并采用分時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的四通多路復用器，用以選擇圖像傳感器和TFTLCD時對PPI總線提供的時鐘進行切換。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，同時采用I2C總線方式實現(xiàn)對圖像傳感器MT9Vlll的配置。將PF0置l，PFI清0，可使FTFLCD處于復位狀態(tài)，圖像傳感器處于工作狀態(tài)。這時，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時鐘信號提供給BF533的PPI_CLK接口，則可實現(xiàn)BF533對圖像傳感器傳來數(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，TIMER2作為行同步信號來控制圖像的顯示，不對TS35NDl501進行配置，系統(tǒng)將采用默認工作方式。進行圖像顯示時，可將可編程I／O接口PF0清0，以使圖像傳感器處于復位狀態(tài)，將PFl置1使TFTLCD處于工作狀態(tài)，這時，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時鐘信號。需要指出，當有更多的外設需要和BF533通信時，采用CPLD進行邏輯擴展，可以解決GPIO接口不足的問題。

2 圖像的采集
在首次進行圖形采集和圖像顯示之前，首先應對BF533的PLL、EBIU和系統(tǒng)的SDRAM進行設置，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。通過設置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處于復位狀態(tài)。然后，就可以采用如下代碼來實現(xiàn)對BF533的PPI接口初始化。