TOP 5：基于CMOS圖像傳感器OV7720的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具有聯(lián)網(wǎng)功能，又最大限度地保持了模擬攝像機(jī)的功能，無疑是監(jiān)控領(lǐng)域的新星。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般使用成品CCD攝像頭做視頻捕捉前端，CCD 攝像頭在硬件成本中占了很大的分量，且CCD攝像頭輸出的是模擬信號，系統(tǒng)中必須加視頻A/D轉(zhuǎn)換器。開發(fā)用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的CMOS攝像頭對降低設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜度有重要意義。

　　1 圖像采集系統(tǒng)采用的芯片介紹

　　1.1 圖像傳感器OV7720

　　OV7720是一個高集成度的CMOS Camera Chip傳感器，在單芯片上提供了VGA圖像處理器的全部功能。OV7720的一個獨(dú)特性能就是有很大的主光線角度，它能顯著減小模塊高度，而高度是讓相機(jī)能夠裝配進(jìn)當(dāng)前超薄筆記本電腦的關(guān)鍵因素;OV7720的第二大亮點(diǎn)是能夠工作在60f /s的VGA模式下，或工作在120 f/s的QVGA模式下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的最佳性能。OV7720內(nèi)部集成了對圖像傳感器的完善控制，包括曝光控制、伽馬校正、白平衡、色彩飽和以及色調(diào)控制，所有的圖像處理功能都可以通過它的串行相機(jī)控制總線（SCCB）接口實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部控制寄存器組的編程。OV7720采用專有傳感器技術(shù)來提高圖像質(zhì)量，并通過減少或消除諸如固定圖案噪聲、拖尾和浮散等不良因素來產(chǎn)生明晰、純凈和完全穩(wěn)定的彩色圖像，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

　　1.2 相機(jī)控制芯片OV529

　　OV529是一種相機(jī)控制芯片，它可以將來自圖像傳感器（例如OV7720）的信號轉(zhuǎn)換成壓縮圖像格式的數(shù)據(jù)。圖1給出了OV529與傳感器、主機(jī)以及E2PROM之間連接的邏輯關(guān)系。該芯片具有的技術(shù)特征是：可用于移動PDA系統(tǒng)、筆記本電腦中低成本、低功耗、高分辨率的單片相機(jī)控制器;不需要附加 DRAM;有8位并行相機(jī)芯片數(shù)據(jù)接口;內(nèi)建采樣電路、箝位電路和窗口電路;可用于 VGA，CIF，SIF，QCIF，160×128，160×120，128×128，80×64以及更多的圖像分辨率;內(nèi)建彩色轉(zhuǎn)換電路可用于4 b/8 b灰度，16 b YUV，12 b/16 b/24b RGB圖像預(yù)覽;有串行相機(jī)控制總線、內(nèi)置微控制器、可選的串行E2PROM存儲器、通用I/O引腳和2個主機(jī)接口（RS 232，5wire）等。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。硬件設(shè)計(jì)模塊主要包括微控制器模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊和相機(jī)控制模塊三部分。微控制器模塊主要由主控芯片、 DATAFLASH和SDRAM組成，其中主控芯片是整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的調(diào)度工作。DATAFASH里固化了嵌入式Linux內(nèi)核及其文件系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和系統(tǒng)配置文件。SDRAM作為內(nèi)存供系統(tǒng)運(yùn)行使用。網(wǎng)絡(luò)接口模塊主要是配合主控芯片傳送MPEG-4碼流。相機(jī)的控制模塊主要是由 OV529和OV7720芯片組成，通過SCCB（Serial Camera Control Bus）將傳感器的視頻流傳送到OV529;OV529通過控制OV7720將視頻流轉(zhuǎn)化成MEPG-4碼流，并完成轉(zhuǎn)發(fā)控制相機(jī)命令的功能。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，微控制器通過SPI將Linux內(nèi)核轉(zhuǎn)入SDRAM中，系統(tǒng)從SDRAM中啟動。

　　軟件設(shè)計(jì)部分主要包括嵌入式Linux移植、CGI控制程序和MEPG-4解碼程序三個部分。嵌入式Linux系統(tǒng)存放到由AT91SAM7X256 控制的DAT-AFLASH中，它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)軟件的調(diào)度工作。CGI控制程序主要負(fù)責(zé)對攝像機(jī)的控制和對MPEG-4視頻流的相關(guān)設(shè)置。MEPG-4解碼程序主要負(fù)責(zé)對通過網(wǎng)絡(luò)得到的MPEG-4數(shù)據(jù)流的解碼工作。

　　硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)【略】

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