基于32位低端嵌入式系统的图像采集模块

　　引言

　　目前，在嵌入式系统中，图像采集可以采用模拟摄像头、CCD图像传感器或CMOS数字图像传感器来实现。CMOS数字图像传感器由于其高性价比和直接输出数字图像数据而得到最为广泛的应用。MT9V011就是一个这样的CMOS数字图像传感器。本文将介绍MT9V011 CMOS数字图像传感器在一个低端ARM7处理器系统中的应用。

　　在低端嵌入式系统中

　　增加图像采集系统

　　实时图像采集系统已经广泛应用于手机、PDA、实时监控系统等高端嵌入式系统中。在这类系统中，处理器具有以下特点：具有较高的处理速度可以实时处理采集回来的大量图像数据；具有较大的内存可以存放若干帧完整的图像数据；具有丰富的外设接口可以比较容易地扩展大容量的存储设备如CF卡、SD存储卡等来备份一些图像数据。然而在一些测控领域也需要采集图像，以使管理人员能够直观地监控被测对象。由于被测量的变化比较缓慢，因此不需要实时采集图像，每隔一段时间传回监控中心一幅图像就能满足要求。在这类系统中，处理器主要面向控制领域，它们的特点是内存比较小，处理速度比较慢，外设接口也不多。因此在这类低端嵌入式系统中增加图像采集功能要面临处理器处理能力有限和硬件资源受限制的问题。

　　

　　图1 CMOS摄像头芯片MT9V011工作时序

　　CMOS图像传感器

　　MT9V011

　　基于创新的CMOS活跃像素技术，美光的超低功耗MT9V011图像传感器融合了VGA分辨率和CCD所不具备的很多优越功能。它能以高达30fps的帧频输出高质量的逐行扫描图像，同时，与CCD产品相比，其电池寿命得到了大幅度延长，因此成为手机、PDA和PC机USB摄像头的理想选择。MT9V011将多种相机功能（包括窗口化、行镜像变换、左右和上下图像翻转、电子旋转快门（ERS）、列镜像变换）直接集成到芯片上，从而减少了CCD通常需要的额外组件，最大程度地缩小了产品尺寸和主板空间。其变量功能如可编程增益、帧频和曝光控制等可以在默认模式下操作，也可由最终用户通过一个简单的两线I2C接口进行编程实现。

　　MT9V011默认输出的是一幅640×480像素的图像。MT9V011芯片的工作时序如图1所示。其中，LINE_VALID是行有效信号，PIXCLK是像素时钟信号，DOUT9~DOUT0是10位的图像数据，FRAME_VALID是帧有效信号。LINE_VALID有效期间共有640个PIXCLK时钟周期，FRAME_VALID有效期间共有480个LINE_VALID有效信号。默认情况下图像数据从第1行第1列开始在PIXCLK信号的上升沿顺序输出。MT9V011输出的图像格式是RGB Bayer类型。