车载图像数据采集存储及传输系统的实现

　　概述

　　在某些需要无人控制自动监视的场合，采用常规的图像监视系统具有一些不可避免的弊端，例如：设备体积于庞大、采购费用高、需要足够的电源供应、无法重复录制等等。尤其在不需要连续图像采集的场合，常常无法采用常规的图像监视系统。根据长途汽车对上车人员进行记录的应用要求，开发了一套基于EZ-USB的低端图像数据采集存储及传输系统。

　　本系统采用OmniVision公司的CMOS图像传感器OV7620作为采集芯片，Zoran公司的ZR36060作为数据压缩芯片，Cypress的带USB接口的单片机AN2131QC作为总控制芯片和USB数据传输芯片。由于长途汽车的乘客上下车是非连续的过程，对图像数据的保存要求就相对较低，因而采用Hynix的NAND闪存芯片HY27UA082G1M对图像数据进行保存。这样不但减小功耗，还可以实现重复存储，系统还包括用于图像数据缓存的FIFO。

　　该图像数据采集系统具有集成度高、传输速度快的优点，能够弥补常规图像监视系统的缺点，可望在低端的视频图像领域（如便携式图像系统）填补空白。

　　CMOS彩色图像传感器OV7620将CMOS光感应核与外围支持电路集成在一起，具有可编程控制与视频模/数混合输出等功能，能够消除噪声、灯光闪烁等光电干扰，输出清晰、稳定的彩色图像。OV7620的功能特点包括：单芯片1/3寸镜头，最大664×492像素分辨；I2C控制，标准SCCB接口；开窗功能，局部图像输出；输出RGB/RawRGB/YCbCr视频信号；自动曝光控制/自动白平衡/自动增益控制/自动亮度控制；图像质量控制，包括颜色饱和度、锐度、伽马校正等。

　　如图1是OV7620的内部框图，视频图像采集以后，通过模数转换电路和控制处理后转换为数字视频信号输出，视频的控制时序由时序产生电路来生成，对外输出的数字信号为图像数据Y［7:0］和UV［7:0］。定时信号包括图像时钟PCLK、奇偶场信号FODD、行同步CHSYN、有效像素HREF、场同步VSYNC。由于它采用I2C的标准SCCB控制，可以采用单片机模拟SCCB总线，对图像帧频、曝光时间、增益控制、伽马校正等进行控制，还可以预设图像的分辨率、采集区域等。

　　
图1

　　JPEG编解码芯片ZR36060是专为视频采集与编辑应用而设计的，可以方便地实现对视频信号的实时压缩和解压缩，其内部框图如图2所示。在进行压缩时，ZR36060接受YUV4:2：2数字视频信号，将其编码为JPEG码流输出；在解压缩时，ZR36060接受JPEG码流，将其解码为YUV4:2：2数字视频信号输出。

　　ZR36060具有以下特点：视频压缩和扩展功能，对像素块和CCIR视频信号可实现高达25～30帧/秒的压缩；灵活的数据接口，支持三种YUV视频接口模式，即8位主模式、16位从模式和8位从模式；提供同步主模式和同步从模式两种视频同步方式，前者是芯片内部产生所有的定时信号，后者则是芯片自己同步于一个外部的视频源；3种不同的比特率控制模式用于静止和运动视频的压缩；可以和多种常用视频解码器实现无缝连接。

　　由于视频图像文件的数据量非常大，一副没有经过压缩的8级灰度黑白视频图像的大小为664×492＝327KB。如果不对图像进行压缩，其占用Flash存储器的空间将非常大。因而利用ZR36060的特点以及可以很方便地进行设置的特点，在本视频采集设备上采用了该芯片。

　　AN2131QC是Cypress公司开发的USB1.1协议的单片机，可以非常方便地开发USB外设。AN2131QC具有51单片机的所有特点，而且速度更快，可以使用51单片机的通用指令集。采用EZ－USB芯片的系统设计无需考虑端点数量、缓冲区尺寸和传输速度的限制。每个芯片内嵌一个EZ—USB核，能处理绝大多数USB事务，大大简化了程序代码，加速了开发进程。

　　
图2