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摘要：近年来随着工业化生产技术水平的不断进步，高速单片机越来越多样化，随着高速单片机功能的不断提升，其应用也越来越广泛，进而也促进了嵌入式单片机系统的发展。嵌入式单片机系统是多种技术结合为一体的系统，其不仅具有高速单片机高速、小巧的优点，同时其也具有嵌入式系统的诸多优点。因此，嵌入式单片机系统具有高速性、智能性、实用性等特征，在与之相关的领域中嵌入式单片机系统也得到了十分广泛的应用。就图像采集领域中，嵌入式单片机系统的应用就有着十分重要的作用，其不仅提高了图像采集效率，还节约了图像采集的成本。就传统的图像采集工作模式而言，其不仅系统结构十分复杂、成本高，在此基础上图像处理的实用性也比较差，所以这种工作模式渐渐的被嵌入式单片机系统所代替。将嵌入式单片机系统运用于图像采集中，不仅可以有效化解传统的图像采集系统的缺陷，还可以提高图像采集的效率和质量。
关键词：嵌入式；单片机系统；图像采集；运用
1嵌入式单片机系统概述
嵌入式系统是我国计算机系统中一种比较常见的形式，主要是通过系统移植技术来保证系统设备更好的运行，实现系统的智能化发展。和一般的计算机系统相比，嵌入式单片机系统是由软硬件系统两部分构成的。在系统构成，嵌入式系统最为重要的系统部件是单片机系统。嵌入式单片机系统和数据存储、输出设备共同组成系统硬件系统，对设备的操作管理发挥了十分重要的作用。嵌入式系统的软件由技术应用软件和嵌入式系统模块组成，弥补了原有计算机操作存在的不足。文章研究的MOTOROLAColdfine系列的32位嵌入式单片机系统是由某网络技术公司开发的，MOTOROLAColdfine系列的32位嵌入式单片机系统包含运行嵌入式操作系统硬件设备CPU、SDRAM、Flash和以外网接口共同组成。在硬件系统构成的同时还保留了原有的资源装载和运行操作程序。MOTOROLAColdfine系列的32位嵌入式单片机系统具有操作简便、耗能低、体积小、网络系统功能强大等方面的特点。
2基于嵌入式单片机系统的图像采集系统硬件结构
基于嵌入式单片机系统的图像采集系统由图像传感器、逻辑时序接口、图像帧存储器、嵌入式单片机系统共同组成，基于嵌入式单片机系统的图像采集系统硬件结构具体如图一所示。
图一基于嵌入式单片机系统的图像采集系统硬件结构
基于嵌入式单片机系统的图像采集系统传感器应用的是美国公司开发的CMOS图像传感器芯片OV7620。CMOS图像传感器芯片OV7620具有体积小、精确高、集成化水平高、图像输出速度快、耗能低、可以进行可编程操作等方面的优势。基于嵌入式单片机系统的图像采集系统能够通过总线对其功能寄存器进行重新设置安排，从而根据实际需要来控制图像的数据信息输出格式、输出速度等。CMOS图像传感器芯片OV7620能够输入八位到十六位的图像数据信息，能够应用的图像数据信息输出格式有YUV和RGB两种。在一般情况下，芯片的工作频率是27MHz,，图像输出的荼毒达到了每秒30frame。基于嵌入式单片机系统的图像采集操作首先由CPLD将图像传感器输出的图像数据信息存储到图像帧存储器中，之后应用嵌入单片机系统将每一帧图形数据信息从图像帧的存储器中来进行读取操纵。在一般情况下，图像的存储器、图像的传感器和嵌入单片机系统之间的数据传输转换是通过CPLD来实现的。嵌入式单片机系统总线读写操作时序受图像传感器图像数据输出操作和图像帧存储器的读写时序来进行。基于嵌入式单片机系统的图像采集总线读写时序确定之后能够进一步确定CPLD的内部逻辑结构。文章所研究的CMOS图像传感器芯片OV7620存储器要求采用4M异步静态存储器进行操作，数据的读取周围是70ms，数据操作需要应用十六位数据总线和十九位总线接口。CMOS图像传感器芯片OV7620支持下的CPLD内部逻辑框图具体如图二所示。
图二CMOS图像传感器芯片OV7620支持下的CPLD内部逻辑框图
在CPLD内部逻辑框图中，逻辑时序的功能是结合图像传感器和嵌入式单片机系统信号产生的图像帧存储片选和读写信号等处理图像信息的存储。在有一帧图像数据信息从图像传感器传输到图像帧存储器的时候，逻辑时序译码器就会结合传感器的控制信号信息来进行图像帧存储器片选、信号输入等操作。
3基于嵌入式单片机系统的图像采集逻辑时序仿真实验
基于嵌入式单片机系统的图像采集逻辑时序仿真实验操作应用了该公司MAX7000系列的芯片，具有快速、预测性强等方面的特点，能够满足高速图像信息采集系统的发展要求。MAX7000系列的芯片逻辑时序仿真结果具体如图三所示。在图三中的mcu-clk是单片机系统总线信号，rst是地址发生器的清零信号，mcu-cs是单片机系统片选信号，read是单片机的读信号。在基于嵌入式的单片机系统向一副图像帧存储器进行数据读取操作的时候，会和CPLD的地址信号、片选信号、读信号等进行有效的链接，在数据的设置和读取操作中能够将图像的帧信息存储到相应的嵌入式单片机系统中。
图三MAX7000系列的芯片逻辑时序仿真
4结语
总而言之，在社会经济的快速发展下工业化技术水平也有了很大的提升，而嵌入式单片机系统在工业领域中也已经得到了十分广泛的应用，并且其在工业领域中发挥了十分重要的作用。嵌入式单片机系统具有操作方面、操作稳定、处理速度快等特点，如果将其运用在图像采集中，那么则可以有效提高图像采集工作的效率和质量。为了能够使得嵌入式单片机系统在图像采集中更好的发挥作用，还需要相关人员加强嵌入式单片机系统在图像采集中的运用研究，促使嵌入式单片机系统在工业领域中得到更加充分的发挥。
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论文作者:肖林发
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：单片机论文; 嵌入式论文; 图像论文; 系统论文; 时序论文; 操作论文; 存储器论文; 《电力设备》2018年第10期论文;