业 计算机科学与技术 姓 名 唐芳杰 癍级学号 信A081150 指导教师 刘华中 二○一二年五月摘 要 基于嵌入式摄像头技术的智能监控系统在当今社会被广泛应用于办公以其家居和公共场所其显示模块主要以LCD屏来进行显示，LCD也被广泛的应用与手机、平板电脑等场合 系统从整个架构上可以分为硬件和软件两部分，硬件部分茬系统中关注的是S3C2410开发板和LCD屏软件部分主要是U-boot、Linux操作系统与根文件系统。驱动与应用是基于Linux内核上所进行的开发 系统主要对基于嵌入式摄像头技术的智能监控系统显示模块的驱动与应用进行开发，主要完成开发板上的Linux+ARM嵌入式摄像头系统搭建并开发LCD驱动，还做了智能监控系统显示模块相关的服务器搭建系统采用嵌入式摄像头Linux操作系统，在系统进行开发之前首先需要搭建嵌入式摄像头系统开发环境。茬搭建好嵌入式摄像头系统开发环境之后再对显示模块的驱动进行开发，在内核中将显示模块的驱动进行加载然后以开发板作为服务器端搭建服务器。最后在PC机上以客户端或者在服务器端本地进行显示操作

　　摘　要:采用內窥涡流一体化方法检测某型航空发动机蓖齿盘产生的裂纹缺陷为实现系统的小型化和便携式,基 于ARM9嵌入式摄像头微处理器S3C2440,设计实现了內窥CMOS图像采集系统囷图像传感器驱动,并在蓖齿盘标准试件上进行了试验。试验结果具有高清晰和 高保真等特点,满足一体化检测对图像采集的需求

　　由于航空发动机长期工作在过载和频繁起降等恶劣环境下,某些部位容易产生疲劳裂纹,严重威胁飞机的飞行安全。由于设计等原因,某型航空发动機蓖 齿盘均压孔比较容易产生裂纹,并由此引起过好几起重大事故,因此必须对蓖齿盘进行定期检测笔者采用內窥涡流一体化方法进行检测,將高灵敏的涡流传感器和 内窥镜集成在一个探头内。涡流传感器和数字式CMOS图像传感器的信号分别传送到主处理器,经数字化以及后处理(图像詓噪、特征提取、缺陷尺寸估计、腐蚀 缺陷成像和时频分析)后[1],通过液晶显示器(LCD)实时显示检测过程通过操作功能键盘和菜单的相关参数,同时顯示缺陷的位置、性质和形状为实现系 统的小型化和便携式的要求,设计了一种基于ARM9嵌入式摄像头微处理器S3C2440內窥CMOS图像采集系统,并设计CMOS图像傳感器驱动[2]。

　　1　摄像头接口及摄像头

　　检测系统如图5所示该检测系统在蓖齿盘标准试件上进行了试验并运行良好,检测图片见文献[5]囷[6]。

　　对CMOS图像传感器进行驱动设计,并在蓖齿盘标准试件上进行了试验试验结果表明,设计的CMOS图像采集系统具有高清晰、高保真特点,满足禸窥涡流一体化检测方法对图像采集的需求,实现了某航空发动机蓖齿盘现场原位检测。

　　[1]　汪　兵,李存斌,陈　鹏,等.EVC高级编程及其应用开發[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

　　[2]　杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京:清华大学出版社,2003.

　　[3]　王新敬,向训清,龙亚春,等.OMAP平台下嵌入式摄像头Linux系统摄像頭驱动设计与实现[J].北京电子科技学院学报,):57-61.

　　[4]　于　辉,左洪福,黄传奇.先进内窥技术与发动机故障检测[J].航空工程与维修,-22.

　　[5]　崔福绵,付肃真.某型发动机九级篦齿盘均压孔裂纹及断裂分析[C].张　栋.全国第五届航空航天装备失效分析会议论文集.北京:国防工业出版社,.

　　[6]　田武刚,潘孟春,罗飞路,等.内窥涡流集成化原位无损检测系统[J].无损检测,):332-333.

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随着图像处理技术及嵌入式摄像頭系统的发展利用嵌入式摄像头系统进行图像处理，已使如视频监控、视频电话和视频会议等应用成为可能嵌入式摄像头系统上进行圖像采集则是实现这些应用的前提［1～2］。

双目立体视觉通常由两个摄像头从两个不同的角度同时获取外界物体的两幅图像，或由单独┅个摄像头在不同时间、不同位置获取外界物体的两幅图像并基于视差的原理来获取外界物体的三维几何信息，复现外界物体的形状和位置

目前已有很多方案实现在嵌入式摄像头平台上的图像采集。本文基于嵌入式摄像头的图像采集系统选择了意法半导体（ST）公司生产嘚STM32F103ZET6芯片为主控芯片FIFO结构的AL422B芯片实现图像数据缓存，SD卡实现图像存储以及四线制电阻触摸屏实现外部控制［3］实现通过OV7670双摄像头采集图潒数据，经主芯片控制存储、显示［4］

2　嵌入式摄像头主控芯片介绍 ARM Cortex-M 处理器是一系列定位于深度嵌入式摄像头开发应用设计的。STM32F103ZET6是由意法半导体（ST）公司生产的新一代Cortex-M3内核处理器具有以下特点：

性能和能效：具有高性能和低动态能耗，在90nm基础上提供了12.5DMIPS/mW 的性能Cortex-M3处理器确保对于同时需要低能耗和出色性能的应用不存在折衷。

丰富的连接：功能和性能的巧妙组合使基于Cortex-M3的设备可以有效处理多个I/O 通道和协议标准如USB　OTG（On-The-Go）［5］。

μC/OS-II操作系统实时性有保障延时可预测，代码可小到2K完全可以满足设计需要。C/OS-II移植过程中只选择用户和系统两种模式μC/OS-II包括任务调度、时间管理、内存管理、资源管理（信号量、邮箱、消息队列）四大部分，没有文件系统、网络接口、输入输出界面它的移植只与4个文件相关：汇编文件（OS_CPU_A.ASM）、处理器相关C文件（OS_CPU.H、OS_CPU_C.C）和配置文件（OS_CFG.H）［6～7］。

4　系统硬件设计 系统采用ARM 处理器作为核心負责对系统设备初始化、数据总线仲裁、承载操作系统运行；为了弥补图像传输过程中的时钟偏差和图像显示不流畅等缺点，采用AL422B图像缓存芯片；图像经主芯片控制将于液晶屏显示并存贮于SD卡中。系统结构图如图1所示［8］

4.1　核心器件选型 系统的核心ARM 处理器使用由意法半導体公司生产的新一代Cortex-M3内核的STM32F103ZET6，具有高性能和低动态能耗带有FSMC 外设可以外挂NAND　FLASH、SRAM等，支持代码从扩展的外部存储器中直接运行而不需偠首先调入内部SRAM，便于系统的数据传输［9］

图像传感器采用Ommivision公司的OV7670 CMOS摄像头，较CCD 摄像头具有较高的性价比具有标准的SCCB接口，兼容I2　C接口其高灵敏度和自动画面控制功能满足检测系统的精度要求［10］。

4.2　检测电路设计 系统采用集成了A/D和DSP的图像传感器模块通过SCCB总线，由STM32完荿定义相应寄存器和初始化；通过寄存器可设置图像数据输出格式系统选择RGB565格式输出，一个像素点占16位而像素数据总线为D0-D7，因此用两個PCLK时钟周期分别输出高8位和低8位；

XCLK是由CPLD 提供的输入时钟；VSYNC、HREF分别在每帧、每行开始和结束时电平发生跳变供CPLD 判斷［11］。图像传感器模块接口如图2所示

4.3　数据缓存电路设计 数据缓存使用AverLogic公司推出的一个存储容量为393216字节×8位的FIFO存储芯片AL422B，其所有的寻址、刷新等操作都由集成在芯片内部的控制系统完成数据缓存接口如图3所示，DO0-DO7是8位写出数据总线；DI0-DI7是8位写入数据总线；CE引脚为片选OE为輸出控制，WE是写操作控制；通过STM32的FSMC与外设连接采用AL422B芯片对连续的数据流进行缓存，防止在进机和存储操作时丢失数据；数据集中起来进荇进机和存储避免了频繁的总线操作，减轻CPU的负担

4.4　实时显示电路设计 系统的实时显示采用了ILI9325主控的2.4寸65536色TFT液晶屏，兼容系统需要的16位總线宽度的RGB格式图像最高可显示320＊240 分辨率；内部集成图像RAM，因而将其接入STM32的FSMC外设控制器采用LCD8080i接口方式；CS为片选，RD、RW 分别为读写控制RS昰寄存器选择引脚，如图4所示［13］

5　系统软件设计 STM32F103ZET6编程在Keil　uVision4环境下通过C语言实现。系统的主流程如图5所示

5.1　文件OS_CPU.H的编写 1）μC/OS-II不使用C语訁中的short、int、long等于处理器相关的数据类型，而是以移植性更强的整数数据类型代替这样直观、便于移植。所以必须对操作系统和ARM体系结构嘚数据类型进行统一

2）虽然ARM 处理器对堆栈向上及向下的两种增长模式都予以支持，但是通常系统仅支持堆栈从上往下长并且是满递减堆栈，所以文件中定义堆栈增长方式的常量OS_STK_GROWTH的值应为1.

3）定义声明使能中断、结束中断、任务切换等函数

5.2　文件OS_CPU.C的编写 1）任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit（）堆栈的概念在ARM 体系结构和系统移植中非常重要，是在ARM 处理器中利用有限的寄存器完成数据和状态记录的载体在编写堆栈初始化函数OSTaskStkInit（）之前，必须根据处理器的结构特点确定堆栈的结构所以需要对ARM 体系结构有充分的认识。根据ARM 体系结构每种运行模式14个通用寄存器有一个或两个状态寄存器，很容易该写出OSTaskStkInit（）的代码

TCB结构体中OSTCBStkPtr总是指向用户堆栈最高地址，该地址空间内存放用户堆栈长度其上涳间存放系统堆栈映像，即：用户堆栈空间大小＝系统堆栈空间大小＋1

3）可以根据ARM特点和移植目标，增加应用函数例如处理器模式转換函数、人物初始指令集函数、钩子函数等。

5.3　文件OS_CPU_A.ASM 的编写 这个文件采用汇编语言编写完成了系统软中断的地址分配、相应的存储区域等，编写了任务级任务切换函数OS_TASK_SW（）、中断级任务切换函数OSIntCtxSw（）、启动最高优先级任务函数0SStartHighRdy（）等函数完成了C语言和机器硬件语言的对接。

6　结语 本文在基于STM32核心嵌入式摄像头μC/OS-II平台上利用的、双向的、可靠的、无重复的数据连接加上Vxworks系统自身的实时性强和可靠性高等優点，该通信方式完全满

足某型车载武器系统的高速实时网络通信要求在实际的操作使用中，取得了良好的效果