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利用USB2.0單片機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集
摘要：主要論述利用USB2.0單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)高分辨率（640×480點(diǎn)陣以上）、快速（24幀/s以上）全數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集、傳輸?shù)脑�、方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以及相應(yīng)的固件程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：USB2.0 接口技術(shù) 數(shù)字圖像 單片機(jī)
引言
傳統(tǒng)的方法是用視頻采集卡（如1394）對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行采集，利用相應(yīng)的軟件傳給PC機(jī)，既不方便，也不經(jīng)濟(jì)。本文介紹一種利用Cypress公司2002年發(fā)布的世界上第一塊帶 有USB2.0接口的芯片CY7C68013與PC機(jī)（主板為支持USB2.0的華碩主板PB533）實(shí)現(xiàn)了高分辨率（640×480點(diǎn)陣以上）、快速（24幀/s以上）、全數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。
1 數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集原理
數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)采集原理如圖1所示。在圖1中，以O(shè)mnivision technologies公司的OV7620/7120芯片作為圖像采集芯片，其主要特點(diǎn)是該芯片可提供0.5～30幀/s，640×480像素點(diǎn)陣CMOS的彩色或黑白數(shù)字圖像，工作頻率為27MHz，像素時(shí)鐘為27MHz；以Cypress公司的CY7C68013作為CPU控制和USB2.0接口芯片，該芯片的主要特點(diǎn)是在一塊芯片上集成了USB2.0內(nèi)核和引擎、一個(gè)增強(qiáng)型51系列的微處理器，及可編程外圍接口的芯片，提供了高效率的時(shí)序解決方案，在這種有獨(dú)創(chuàng)性的結(jié)構(gòu)下，仍然使用低價(jià)位的51系列的微處理器，其數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到56MB/s，可以提供USB2.0的最大帶寬。因此在圖1中，CPU控制和USB2.0接口芯片選擇了上述芯片。圖像芯片（OV7620/7120）所采集的圖像數(shù)據(jù)按設(shè)定的頻率（0.5～30幀/s），在CY7C68013內(nèi)部51CPU的控制下，直接將其送到CY7C68013的FIFO緩沖區(qū)，再由其內(nèi)部的USB2.0接口通過USB電纜將其圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
2 數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)傳輸
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)傳輸，必須解決影響實(shí)時(shí)傳輸?shù)膸状笠蛩兀阂皇菆D像芯片采集速度；二是圖像芯片與CY7C68013的FIFO緩沖區(qū)之間的傳輸速度；三是CY7C68013內(nèi)部的USB2.0與帶有USB2.0接口計(jì)算機(jī)之間的傳輸速度；四是計(jì)算機(jī)中應(yīng)用軟件的接收?qǐng)D像、處理圖像速度。以下將分別加以具體說明。
（1）圖像芯片采集速度
圖像芯片采集速度是選擇圖像芯片的關(guān)鍵指標(biāo)，在該指標(biāo)滿足的前提下，選取圖像分辨率相對(duì)較高的圖像芯片。如可以選取Photobit公司的PB-0300或Omnivision公司的OV7620以及Philips公司的SAA7111等高分辨率圖像采集及處理芯片。
（2）圖像芯片與CY7C68013的傳輸速度
一般的，對(duì)于大多數(shù)CMOS數(shù)字圖像采集和處理芯片，其數(shù)據(jù)傳輸速度為其像素時(shí)鐘，與其工作頻率基
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