嵌入式数字摄像机配置系统设计

0 引 言 　　本文以basler a202k面阵ccd摄像机的配置为目标设计嵌入式摄像机配置系统。basler公司提供了2种摄像机配置方案：一是利用该公司提供的摄像机配置软件cct+(camera configuration tool plus)，二是利用该公司提供的二进制配置命令，由用户编程实现。本文采用二进制配置命令，通过设计的嵌入式系统配置摄像机。该摄像机的二进制配置命令帧格式如下：　　起始字 描述字 数据段 bcc 结束字　　bcc是块检查字(block check character)，需要由用户计算。　　此外还有测试图像命令、选择启动点，视频输出格式选择、水平binning和竖直binning等命令。摄像机配置和摄像机特性的关系为：aoi(area of interesting)用于局部扫描的控制，binning用于分辨率的控制，定时器用于曝光时间的控制等。1 系统结构与原理　　设计的摄像机配置系统所在的图像处理系统框架。　　其中rs232和rs644是控制通道所用的协议，即摄像机配置系统的通道；lvds和camera link是数据通道用到的协议。　　根据所在系统的通道协议和摄像机的配置命令，同时考虑到必要的人机交互，设计了摄像机配置系统3大模块：数据处理模块，对二进制配置命令进行必要的处理；通信模块，通过rs232串口收发摄像机配置命令；人机接口模块，用于对摄像机配置的调节更改以及配置参数的显示。此外还有支持处理器工作的时钟、电源等。　　系统的工作原理为：处理器接收数据输入，根据接收到的输入执行相应的操作，通过串口读写配置命令，从而达到对摄像机的配置调节，并根据需要显示配置参数。2 硬件设计　　由于高的性价比，单片机广泛应用于信号检测、信号处理、数据采集和控制系统中。设计的系统以at89c51ac2单片机为处理器，以拨码开关、键盘阵列为调节输入，以数码管作为显示输出。同时利用了键盘／显示芯片intel 8279简化系统设计。串口芯片选用max232a。系统工作时钟为11.059 2 mhz，整个系统采用+5 v单电源供电。　　以下介绍开关电路、键盘显示电路的设计和功能分配；串口电路和其他电路为单片机系统的常规电路，故此从略。2.1 开关电路　　利用单片机p1口的直接输入／输出功能，接开关和led，单片机复位时，p1口皆为高电平，常态为高电平，led不亮。当某一开关接通时，对应的p1.i口被拉成低电平，对应的led亮。2.2 键盘／显示电路　　intel 8279有键盘处理和自动显示功能。在8279内部有2个ram：一是键盘fifo堆栈／传感器ram，具有自动消抖动和双键互锁功能；另一个是显示ram，最多可为16个数码管提供ram。　　设计的系统需要用到6个数码管，因此需要扩展8279的扫描输出线。选用3～8译码器74ls138来扩展，同时设8279的工作方式为外部译码方式。由于8279的驱动能力较弱，采用74ls06驱动。数码管编号为d0～d5。d0和d5分别表示显示数据的最低位和最高位，其余类推。3 软件设计　　软件系统的总体思想如下：首先对单片机和8279进行初始化，然后通过单片机，把不需要调整的命令送到摄像机对摄像机进行控制；再写进另一部分命令，先给一定的初值，送到摄像机，可以根据需要随时通过键盘进行调整，这部分命令一直存储于单片机的ram。然后单片机不断查询键盘和开关，一旦有动作，就调用与动作相对应的子程序进行相应的处理。3.1 存储单元的分配　　at89c51ac2内部有256 b的片内ram，其中有一半为特殊寄存器，剩下的另一半可供用户自由使用。128 b的ram不能存储所有的摄像机配置命令。为简化电路，硬件电路不外接ram，系统采用分时复用策略使用这128 b的ram。ram的分配如下：00h到07h是寄存器r0到r7。08h到0fh用以传送开关命令和暂存从摄像机读回的命令；10h到15h用以暂存经过调整要传送给8279的显示ram的数据；16h到18h用以暂存从命令帧中提取的数据；19h到1ch用以暂存命令数据的上下限。20h之后的ram，用以存放经常调整的摄像机配置命令。3.2 数据处理3.2.1 显示预处理　　从摄像机读回的命令中提取的命令值在写进8279显示ram之前要做一定的调整。为简化程序，在显示子程序中，数据的显示代码(共阴极)只列了从00h到0fh的16个。而命令值的一个字可以是00fh到ffh中的任意一个，从10h到ffh的数值必须转换为00h到0fh的组合来显示，如ffh一个字变为两个字：0fh和0fh。3.2.2 数据判限和计算　　对于大部分的摄像机配置命令，数据段的值只有在一定的范围内或是一定值的组合时才是有效的。但是摄像机本身并不执行这些数据限制的检查。这项功能由软件编程实现。数据计算包括数据值的加一操作和数据值的减一操作。<