基于CMOS图像传感器OV7720的网络摄像机设计

　　网络摄像机具有联网功能，又最大限度地保持了模拟摄像机的功能，无疑是监控领域的新星。网络摄像机一般使用成品CCD摄像头做视频捕捉前端，CCD摄像头在硬件成本中占了很大的分量，且CCD摄像头输出的是模拟信号，系统中必须加视频A/D转换器。开发用于网络摄像机的CMOS摄像头对降低设计成本和复杂度有重要意义。

　　1 图像采集系统采用的芯片介绍

　　1.1 图像传感器OV7720

　　OV7720是一个高集成度的CMOS Camera Chip传感器，在单芯片上提供了VGA图像处理器的全部功能。OV7720的一个独特性能就是有很大的主光线角度，它能显著减小模块高度，而高度是让相机能够装配进当前超薄笔记本电脑的关键因素;OV7720的第二大亮点是能够工作在60f /s的VGA模式下，或工作在120 f/s的QVGA模式下实现设备的最佳性能。OV7720内部集成了对图像传感器的完善控制，包括曝光控制、伽马校正、白平衡、色彩饱和以及色调控制，所有的图像处理功能都可以通过它的串行相机控制总线(SCCB)接口实现对内部控制寄存器组的编程。OV7720采用专有传感器技术来提高图像质量，并通过减少或消除诸如固定图案噪声、拖尾和浮散等不良因素来产生明晰、纯净和完全稳定的彩色图像，其主要技术参数如表1所示。

　　

 

　　1.2 相机控制芯片OV529

　　OV529是一种相机控制芯片，它可以将来自图像传感器(例如OV7720)的信号转换成压缩图像格式的数据。图1给出了OV529与传感器、主机以及E2PROM之间连接的逻辑关系。该芯片具有的技术特征是：可用于移动PDA系统、笔记本电脑中低成本、低功耗、高分辨率的单片相机控制器;不需要附加DRAM;有8位并行相机芯片数据接口;内建采样电路、箝位电路和窗口电路;可用于VGA，CIF，SIF，QCIF，160×128，160×120，128×128，80×64以及更多的图像分辨率;内建彩色转换电路可用于4 b/8 b灰度，16 b YUV，12 b/16 b/24b RGB图像预览;有串行相机控制总线、内置微控制器、可选的串行E2PROM存储器、通用I/O引脚和2个主机接口(RS 232，5wire)等。

　　

 

　　2 系统总体设计

　　2.1 系统组成

　　系统总体设计分为硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计模块主要包括微控制器模块、网络接口模块和相机控制模块三部分。微控制器模块主要由主控芯片、DATAFLASH和SDRAM组成，其中主控芯片是整个系统的核心，负责整个系统的调度工作。DATAFASH里固化了嵌入式Linux内核及其文件系统、应用软件和系统配置文件。SDRAM作为内存供系统运行使用。网络接口模块主要是配合主控芯片传送MPEG-4码流。相机的控制模块主要是由OV529和OV7720芯片组成，通过SCCB(Serial Camera Control Bus)将传感器的视频流传送到OV529;OV529通过控制OV7720将视频流转化成MEPG-4码流，并完成转发控制相机命令的功能。当系统启动时，微控制器通过SPI将Linux内核转入SDRAM中，系统从SDRAM中启动。

　　软件设计部分主要包括嵌入式Linux移植、CGI控制程序和MEPG-4解码程序三个部分。嵌入式Linux系统存放到由AT91SAM7X256控制的DAT-AFLASH中，它负责整个系统软件的调度工作。CGI控制程序主要负责对摄像机的控制和对MPEG-4视频流的相关设置。MEPG-4解码程序主要负责对通过网络得到的MPEG-4数据流的解码工作。