基于ARM的CMOS数字图像传感器图像采集系统的研究与设计

论文摘要

船舶机舱中集中了船上大部分的设备装置的仪表,是船舶航运的关键部分,随着网络、通讯技术以及电子制造工艺水平的快速发展,现代化船舶自动化程度越来越高,机舱的环境和自动监控水平也得到大大的提高。但由于某些仪器仪表并没有提供与计算机进行数据通信的接口,为了要实现检测自动化,需要利用数字图像处理技术来实现仪器仪表读数的高速自动识别。传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点,不能满足日益发展的机器视觉应用的需要,尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX处理器和CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了ARM技术与CMOS图像传感技术的优势及特点,把图像采集和图像处理识别功能集中在一个模块实现,具有功能丰富、处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统的特色为:构建了基于S3C44BOX的图像采集的硬件平台;研究并移植了引导程序Bootloader和操作系统uClinux;实现了实时多任务的处理,从而大幅提高系统的管理能力。本论文研究如何使用低成本的CMOS图像传感器构建一个嵌入式图像识别系统的设计和解决方案。这种图像采集系统带图像采集、识别、存储、显示等功能,体积很小,可做在一块电路板上。除了可以做为单独的图像数据识别设备之外,也可以直接做为其它应用系统的一个智能集成部件使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 在线直读仪表现状和发展方向
• 1.3 课题所要达到的目标
• 1.4 论文主要研究工作
• 第2章 CMOS图像传感器相关技术与选择
• 2.1 图像传感器综述
• 2.2 图像传感器结构及其基本工作原理
• 2.2.1 CCD图像传感器结构及其基本工作原理
• 2.2.2 CMOS图像传感器结构及其基本工作原理
• 2.3 CMOS与CCD图像传感器性能对比
• 2.3.1 图像传输过程
• 2.3.2 图像质量
• 2.3.3 芯片集成性
• 2.3.4 芯片功耗大小
• 2.4 CMOS图像传感器的选择与调试
• 2.5 CMOS图像传感器ET21X130D介绍
• 2.5.1 ET21X130D工作原理
• 2.5.2 ET21X130D工作时序分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 图像数字化采集总体方案设计
• 3.1 图像数据采集系统的总体目标
• 3.2 系统软硬件方案设计
• 3.2.1 硬件方案设计
• 3.2.2 软件方案设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 图像数字化采集系统的硬件设计
• 4.1 ARM系统外围电路设计
• 4.1.1 电源电路
• 4.1.2 晶振与复位电路
• 4.1.3 Flash存储器接口电路
• 4.1.4 SDRAM接口电路
• 4.1.5 串行接口电路
• 4.1.6 LED与蜂鸣器接口电路
• 4.1.7 LCD接口电路
• 4.1.8 JTAG接口电路
• 4.2 CMOS图像传感器模块设计
• 4.3 系统稳定性设计及调试
• 4.4 本章小结
• 第5章 图像数字化采集系统的软件设计
• 5.1 嵌入式LINUX系统的软件构架
• 5.2 BOOTLOADER的设计
• 5.2.1 BootLoader程序概念
• 5.2.2 BootLoader程序框架结构
• 5.3 UCLINUX的移植
• 5.3.1 uCLinux进程与线程
• 5.3.2 Linux设备驱动程序介绍
• 5.3.3 uCLinux内核加载方式
• 5.3.4 添加应用程序到uCLinux
• 5.3.5 uCLinux交叉编译环境的建立
• 5.3.6 uCLinux内核的配置与编译
• 5.4 图像数字化采集部分程序设计
• 5.5 LCD显示部分程序设计
• 5.6 实验结果
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A 图像采集系统的电路原理图