设计并实现一种基于ARM7芯片 arm9开发板AT9lR40008以及蓝牙的无线内窥系统。系统使用CPLD控制CMOS摄像头采集实时图像数据,用ARM7arm9 芯片进行JPEG-LS压缩,通过蓝牙传输给PC上的接收软件,对图像进行解码显示。
1 系统组成与工作原理
1.1 arm7arm9内窥系统组成结构 无线内窥镜系统主要由主机和从机(无线内窥镜)组成。从机由摄像头采集原始图像,经过压缩处理,通过无线方式把压缩后的图像数据传输给主机;主机通过USB连接蓝牙适配器接收压缩图像,并转发给PC上的管理软件,管理软件将图像解压缩并显示出来。
1.2 无线内窥镜 arm9组成结构 无线内窥镜采用CPLD芯片EPM7256-144,实现30万像素CMOS摄像头OV7660的图像采集控制,以及数据和地址总线的切换。利用Atmel公司的ARM7芯片AT91R40008,实现JPEG-LS无损图像压缩与蓝牙无线数据传输,实现温度、压力采集以及可控光源和系统控制。CPLD和ARM7之间的图像数据交换通过8位数据总线实现,ARM7和CPLD之间的握手控制则通过I/O口线实现。由于图像数据量较大,按640×480分辨率、8位图像的格式计算达几十万字节,故本系统外部扩展了2片上作在乒 乓方式的512KB的SRAM作数据缓存1.(arm解决方案)
3 系统工作原理 嵌入式开发内窥系统可以实现图像的连续采集以及温度、湿度、照明亮度等的控制。其中图像采集是系统的核心,其工作流程如下:
①默认情况下,系统工作在休眠状态。 ②工作人员通过PC管理软件发送命令开始采集图像,软件通过USB接口把命令发送给蓝牙适配器,然后发送给无线内窥镜。 ③内窥镜接收到图像采集命令后,ARM控制CPLD开始采集图像数据。Arm开发板 ④CPLD把采集到的一帧图像数据写入一块SRAM中,把ARM的总线切换到该SRAM上,并通知ARM进行压缩;同时CPLD往另一块SRAM中继续采集下一帧图像,便于提高系统的吞吐率。 ⑤ARM通过蓝牙模块返回响应命令,并返回采集JPEG-LS图像的头信息。 ⑥PC管理软件发送命令接收下一行压缩图像,ARM压缩该行原始图像,并发送压缩数据;如果出错,可以重新发送。重复本步骤可以获取整帧压缩图像。 ⑦PC软件对压缩图像解码并显示,并提供其他附加功能,如图像处理、保存等。 ⑧重复步骤②~⑦,获取下一帧压缩图像。 2 ARM与摄像头接口设计 系统采用美国Omni Vision公司(简称为“OV公司”)开发的CMOS彩色图像传感器芯片。该芯片将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。
3 ARM开发板与蓝牙接口设计 4 JPEG-LS图像编码
5 arm调试及优化方法
目标板上调试时,还是要借助串口,把压缩的图像和原始图像通过串口发送至PC。Pc上的为提高图像传输的帧率,本系统主要采用了2种优化方法。
(1)硬件优化硬件优化主要是在CPLD采集数据时,使用双缓冲,使得连续采集下一帧图像和传输上一帧图像可以并行,从而提高系统的吞吐率。
(2)软件优化软件优化的作用在本系统的调试过程中效果明显;本系统的第一个版本,图像采集速率仅为3 s/帧;通过软件优化后,达到了最终的O.3 s/帧。 结语 龙人嵌入式产品事业部专业提供ARM开发板(ARM9和ARM7),ARM教学系统,ARM工控模块,DSP开发工具,仿真器等产品,另外龙人还提供ODM研发和嵌入式开发。想做嵌入式,找龙人!
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