通信工程专业毕业设计基于CDMA网络的可移动式智能图像采集系统.doc

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1、摘要随着嵌入式电子设备的开发的不断深入和广泛的普及，嵌入式电子设备在我们的日常生活中占有越来越重要的地位。利用嵌入式电子设备作为图像处理的核心，用CDMA无线路由器将处理后的图像数据转移到通信网络上去，这样就可以低成本的实现随时随地监控的梦想。本设计的主要工作围绕控制终端的硬件设计展开。详细阐述了组成图像处理模块BF533各个功能单元的硬件电路设计和实现方法，这些单元包括图像采集、图像编码压缩、图像传输。引入S3C44BOX作为控制处理器，对S3C44BOX的最小系统电路设计做了详细介绍，设计了对图像处理模块与CDMA无线通信模块分别实现连接的串口电路，在设计中充分考虑了抗干扰设计。对CDMA

2、无线通信模块，阐述了CDMA无线通信的工作原理，理论论证的基础上选择了集成化的MG801A作为无线通信模块。在软件设计中，分析了JPEG编码压缩的原理，针对BF533，在DSP集成开发环境visual dsp+上完成了图像采集压缩的软件设计。描述了控制处理器的各个任务及其工作原理，简要介绍了CDMA无线通信模块的实现方法。关键词：码分多址；无线通信；图像采集；无线监控AbstractWith the development of embedded electronic devices deepening and broad popularity， embedded electronic dev

3、ices in our daily lives occupy an increasingly important position. With the embedded electronic device as the core of image processing， re-use of CDMA wireless router to the processed image data transferred to the communications network up， It would thus to cost of achieving the dream of anytime， an

4、ywhere monitoring.The papers main task revolves the hardware design of the monitoring terminalIt specifically elaborates the hardware circuit design and the realization method of each function unit composing the image gathering module BF533These units include image gathering，image coding，and image t

5、ransmissionMonitoring terminal uses S3C44BOX fits its monitoring processorIt gives a detailed introduction of the S3C44BOX smallest system circuit design，and designs a UART circuit to connect the image gathering module and the CDMA wireless connecting moduleWhile the antijamming is fully considered

6、during the whole planIn the CDMA wireless transmission module part，the paper elaborates the working principle of CDMA wireless connecting，and chooses the integrated MG801A the wireless connecting module founding On the theory proofIn the software design，it analyzes the JPEG code compression principl

7、eAnd then focusing On BF533completes the image gathering software design based the integrated development environment VISUAL DSP+of DSPThen the paper describes each task and the working principle of the monitoring processor，and elaborates the work flow of the CDMA wireless connecting moduleKeywords：

8、 CDMA；Wireless communications；Image collection；Radio surveillance目录摘要IAbstractII目录III1引言11.1选题的目的和意义11.2毕业设计（论文）所用的主要技术与方法11.3国内外研究综述22系统的总体方案设计42.1系统的特点与主要设计任务42.2系统的整体设计52.3硬件电路设计62.3软件程序设计72.4网络传输的实现83 CDMA基础知识及模块选型103.1 CDMA基本原理103.2 CDMA的系统结构113.3 移动台（MS）123.4 接口协议133.5 CDMA无线通信模块结构及模块选型144图像采集

9、硬件电路的设计164.1 BF-533的电源设计164.2计算机控制端接口174.3图像采集端接口184.4图像显示端接口204.5 CDMA网络传输端接口234.5.1控制处理器S3C44BOX234.5.2 CDMA无线通讯模块254.5.3 S3C44BOX与CDMA无线通信模块接口设计264.5.4 S3C44BOX与图像处理模块接口设计265图像采集与处理程序的设计275.1图像采集与处理的概述275.2开发工具275.3 ADSP-BF533处理器的初始化295.4 输入图像数据325.5 显示输出图像345.6 图像预处理365.6.1直方图均衡化365.6.2中值滤波415.7

10、 图像分析465.8 图像的压缩编码546总结63致谢65参考文献661引言1.1选题的目的和意义我选择了基于CDMA网络的可移动式智能图像采集系统这个课题作为毕业设计题目，其主要的目的是为了通过这次毕业设计再次巩固和学习电子信息相关的知识，并把所学会的知识应用到实际当中去。随着嵌入式电子设备的开发和应用愈发广泛，我选择这个课题的研究恰恰是顺应了这个潮流，为我毕业后更快的融入这个行业的工作做准备。这个课题主要应用到了数字图像处理和DSP的原理及应用这两门我所学过的专业知识，而CDMA网络的通信技术在通信原理中也有所提到，设计重点在于数字图像处理的DSP编程，再运用到了一些通信方向的技术，在图书

11、馆再查找相关的书籍，再深入的学习一下，设计的主要问题不大。由此看来这个课题在切实自身专业知识的基础上又有所拓展，设计的实际意义比较大。目前的监控设备种类繁多，但均需要通过数据电缆将视频信号线或网线接到采集设备或交换设备上。因此，对于会场、活动现场等需要临时部署监控设备的场所，以及车载等移动应用场所，安装、布线的成本高，实施不方便，甚至无法实现。而且由于数据线和存储交换设备暴露，很容易遭到人为破坏。基于以上分析，提出一种基于CDMA 网络的可移动式智能图像采集监控系统。在该系统中，监控设备终端的安装与部署实现了即插即用，无需布线，就能够通过CDMA网络通讯，将数据存储在远程服务器上，保证了现场设

12、备在遭到破坏时能够及时报警，使得历史数据不会被破坏。同时，该系统可以通过Internet网络被计算机访问，也可以通过手机进行通讯。1.2毕业设计（论文）所用的主要技术与方法根据CDMA网络的通信原理，对系统的硬件架构进行设计；通过所学的数字图像处理和DSP的原理及应用的专业知识，用C语言和汇编语言对系统的软件部分进行编程，最后用VISUAL DSP+及MATLAB进行编译及仿真。这次用的DSP芯片是ADSP-BlackFin533，它是一种新的16/32 bit嵌入式处理器，它非常适合会聚能力起关键作用的应用多格式音频、视频、语言和图像处理，具有较强的灵活性和可拓展性；这次设计主要通过这芯片来

13、进行图像数据的输入输出及图像分析、压缩加密等处理。在设计完成后，用Word文档软件进行论文的输入、排版、设置等完成论文、实现设计。1.3国内外研究综述我国Wi - Fi、3G等无线网络技术发展刚起步不久，相对落后，而且3G网络只有在全国几个大城市才刚试点应用， 无线多媒体的应用受到网络覆盖面和网络带宽的限制，因此基于上述网络的多媒体应用发展缓慢，尚未出现成熟的应用方案。移动监控的概念并未普及， 基于上述网络的移动监控的应用领域还不成熟。而传统图像监控系统又有以下不足：1、需配备大量的人力、物力 ；2、现场布线复杂，设备灵活性差； 3、工作效率低下，人员往返频繁 ；4、现场情况反馈不够及时准确，

14、指挥人员难于快速决策； 5、设备费用高，维修不便 ；6、无法直接上传到办公桌电脑荧屏上，更不可能上传到手机上。对于电力、石油、化工和交通等重要行业，安全生产和设备的安全运行举足轻重。因而对设备和现场的监控至关重要。近几年，在意识到可移动监控的重要性后，我国开始借鉴国外的先进技术，利用数字信号处理系统及发达的网络技术进行可移动图像采集系统的研究。国外综述：而在国外的许多欧美国家，由于3G技术已经发展成熟，其网络覆盖面极为广泛，再加之其安全意识很高，对移动监控技术提出了较高的要求。从低成本、便捷安装、高质量， 特别是可移动式图像采集的需求出发， 提出了一种基于DSP 和CDMA 网络的应用于楼宇、

15、会场、车载等场所的图像采集监控系统； 采集终端可以方便快捷地安装在临时或移动的应用场所， 无需布线， 就能够使采集的图像数据通过CDMA 网络传输并存储在中央数据库中， 解决了数据留存本地的安全性问题， 并降低了存储成本； 此外， 用户还可以使用计算机通过Internet 互联网， 或者使用手机通过CDMA 网络与终端设备进行通讯。这样就给日常管理和生活带来了很大的方便。根据有关权威市场调查部门的一份分析报告指出，由于会对公共安全的日益关注、技术的进步以及价格的降低等因素，手机视频监控系统的市场将在2006到2010年间增长将近十倍。 报告预测，摄像机、视频服务器、外围设备等构成手机视频监控系

16、统的各种设备的市场总额将在2010年达到71亿美元，远高于2006年的7.35亿美元。到2010年，手机视频监控销售收入将达到39亿美元，远高于2006年的3.01亿美元。而到2009年底，全球手机视频监控市场将超越传统闭路电视摄像机市场。 手机视频监控系统都将给DSP、图像传感器和包括Ethernet及Wi-Fi在内的相关支持逻辑和接口芯片发展带来良机，而这些摄像机的软件应用也将给摄像机和安全系统制造商提供绝佳机会来开发摄像机和网络方面的新功能。到2010年，面向手机监控的市场将达到将近10亿美元的规模。 3G网络技术和移动终端的不断发展，为手机视频监控的出现和推广提供了必要的条件，市场需求

17、为手机视频监控的发展提供了广阔空间。同时也是3G市场发展的主要推动力量，是未来移动通信新的市场增长点，真正使移动用户享受无线视频掌上未来。中国前景：在中国，数字安防业最近几年刚刚崛起，在国内策的引导和扶植下，正以惊人的速度发展，具有广阔的市场前景和潜力。而手机视频监控系统作为该领域的一种新型技术和品，凭借着技术上与IP网络的无缝兼容以及所提供的远程实时视频处理能力和其他网络应用，一出现就以每年20的增长速度迅速成为市场增长最快的一个品，与经营多年的模拟监控系统并驾齐驱。手机视频监控在中国市场连续三年（2004-2006）获得安防领域三大热门品的称号。2系统的总体方案设计2.1系统的特点与主要设

18、计任务人类的当今社会进入了一个高速发展的时代，对于节省时间有了更为苛刻的要求，方便成了这个时代人们的迫切追求，人们在这样的一个发展时代中是不会愿意被几根电线和网线束缚的，“干什么事都可以随时随地”这虽然只是个理想，但技术发展到今天，人们正在将这种理想变为可能；无线网络、强大而便捷的数据图像处理系统为可移动式图像采集提供的强有力的技术支持，而由此演变发展而来的可移动无线监控系统也满足了人们日益发展的需求，可移动无线监控也必将像上述所预测的那样拥有广阔的市场。本设计的灵感来自可移动无线监控系统概念，实现拥有手机就可以对对应摄像头下的某地方进行定时监控，本设计的特点是：1、 对网络流量的要求不高；2

19、、 采用嵌入式技术，从而大大缩小了移动图像监视器的体积，便于安装和使用，隐蔽性好，可以扩大系统的应用范围；3、 手机端与电脑互联网终端可以数据交换，实现若干个地方同时监控。本设计主要要解决三个问题：(1) 系统的合理架构； (2) 图像采集终端的实现；(3) 网络通讯的实现。为了解决这些问题，我定下了以下设计任务：1、系统整体方案的设计，确定用ADSP-BlackFin533芯片进行图像处理，处理后的数据通过无线路由器发送到CDMA网络的基站里，然后再发送到手机或互联网上；2、确定DSP软件部分的流程，主要有那么几个子程序：中断子程序、系统连接自检子程序、图像处理子程序、输出显示子程序、计算机

20、调试子程序；3、重点完成图像采集的程序部分，这个子程序又可以分为图像的采集、图像的预处理、图像分析、图像的压缩加密和网络传输这几个模块分别编写；4、CDMA网络传输模块的设计，通过观测终端发送的取图命令，响应取图指令并把相应的图片信息通过CDMA无线收，发模块发送到CDMA网络。2.2系统的整体设计 整个系统由3部分组成，即可移动视频采集终端， 运行维护服务部门， 远程客户终端。在整个系统的设计中，硬件设计采用了模块化的设计，并在设计中采用抗干扰措施，软件设计引进了实时操作系统，提高了系统的实时性、可靠性、稳定性和抗干扰能力。整体部署如图2-1所示。图2-1 系统整体部署可移动图像采集终端是本

21、设计的主要部分，通过以ADSP- BlackFin533为核心的嵌入式DSP 终端设备，将可移动摄像装置采集的图像信息进行压缩、加密处理，根据中央服务器IP通过CDMA网络发送到基站。电信运行维护服务部门收到信息后，通过CDMA 交换设备，将数据传输到中央服务器组，其中通讯服务器负责数据收发缓冲和系统主控程序的运行，数据库服务器接收、处理并存储通讯服务器的缓冲图像和控制命令，Web服务器将数据库中的信息通过HTTP服务和FTP服务与远程具有相应权限的用户进行交互。远程用户使用计算机，通过Internet网络，与Web服务器的HTTP、FTP服务进行连接，进行数据的下载和命令、消息的上传； 也可

22、以通过手机与Web服务器进行连接。2.3硬件电路设计终端设备以ADSP-Blackfin533为核心构成图像采集、信息处理控制器， 通过3个主要接口与外设相连接， 硬件框图如图2-2 所示。图2-2 系统硬件总图DSP的UART接口通过MAX3160串口芯片构成RS-232通讯， 用户可以通过计算机对其进行配置或者对其做二次开发。摄像头等图像采集设备，通过三路RCA信号线接到终端设备上，输入信号通过视频解码后，由DSP的PPI接口，以DMA的方式存储到片外SDRAM中。CDMA无线通讯模块与DSP的拓展后的UART接口连接， 通过对DSP的配置和控制字的写入，实现CDMA网络通讯。2.3软件程

23、序设计主程序工作于命令循环， 程序流程图见图2-3 ， DSP 初始化后， 打开3 个中断。PFA 中断用于监听网络数据的到来；Timer0 中断用于计时抽测， 防止DSP 传输图像时发生丢包现象； PFB 中断用于响应按键来输入数据。各类中断到来时， 命令代码与对应的命令参数按照一定的格式， 存储在DSP 用于存放命令的RAM 中。当没有命令到来时， 程序始终处于命令循环中； 当上述3 种中断到来时， 程序进入子程序判断程序并执行相应的子程序， 运行完子程序后， 系统将相应的RAM 清空， 于是主控程序又回到了命令循环中， 直到下一个命令的到来。图2-3 程序总流程图图像采集子程序首先将采集

24、的图像进行直方图均衡化处理 、图像JPEG压缩处理、加密处理后再发送。2.4网络传输的实现图像采集终端通过CDMA无线通讯模块实现与远程用户终端的通讯过程主要分为以下3个步骤：带有CDMA模块的图像采集终端寻找中央服务器，远程用户终端与中央服务器连接，远程用户终端与图像采集终端通讯， 如图2-4 所示。图2-4 CDMA通信流程首先图像采集终端通过域名解析服务器获得中央服务器的IP ， 建立图像采集终端与中央服务器的连接， 此时图像采集终端进入在线列表， 等待远程用户终端与之连接。与此同时， 中央服务器与预先登记的远程用户终端根据IP 地址进行连接，中央服务器将图像采集终端的IP 地址发送给远

25、程用户终端，再将远程用户终端的IP 地址发送给图像采集终端。最后， 图像采集终端与远程用户终端通讯建立了连接， 即可实现点到点的通讯。3 CDMA基础知识及模块选型3.1 CDMA基本原理码分多址(CDMA)是以扩频通信为基础的多址技术，此技术最初仅在抗干扰和保密性等方面受到人们的注意而被用于军事、卫星通信。随着集成电路的发展推动了CDMA的研究，将此技术用于数字蜂窝移动通信领域已成为讨论的热点问题。在陆地蜂窝移动通信系统中引入码分多址技术的目的是为了缓解有限频带与无限用户需求之问的矛盾，同时其抗干扰、软切换、软容量等优越性更为实现经济、有效、真正的个人通信奠定基础。码分多址建立在正交编码、相

26、关接收的理论基础之上，运用扩频通信技术解决无线通信的选址问题。它要求发射端采用互不相同的正交(或准正交)地址码分别调制不同用户的发送信号，其信号分割依据各信号码型之问的差异来实现，因而各个信号使用相同的频带，在时间和空间上也可相互重叠。在码分多址系统中，信号的相互正交问题相应地转变为地址码的相关函数问题。地址码的自相关函数很大，互相关函数很小。对于任何一种多址方式，信号之间都不可能绝对理想正交。在频分多址系统中，因信号时间有限，信号的频谱分量是无限延伸的，因此导致不同用户的信号在频率上产生部分重叠。对干时分多址系统，因频带有限，信号在时域上也有重叠部分。在码分多址系统中，对于任何一种编码方案，

27、其完全满足绝对正交的地址码数目是很少的，根本无法满足实际用户容量的需要，因而在实际系统中仅要求地址码准正交。扩频通信是指系统将所需传输的信号扩展到一个很宽的频带，因而在信道中传输信号的带宽远远大于原始信号本身的带宽，属于宽带通信。码分多址系统利用自相关性非常大而互相关性小的码序列作为地址码。将用户信息信号调制的载波进行二次调制，扩展其信号频谱。在信道中许多用户的宽带信号相互叠加同时进行宽带传输。在接收端，接收机不仅接收到宽带信号，还同时接收到宽带、窄带干扰和噪声。系统利用本地产生的地址码对收到的信号及噪声进行解调，凡地址码与本地地址码完全一致的宽带信号可还原成窄带信号，而其它与本地地址码无关的

28、宽带信号和宽带噪声们保持宽带，窄带干扰则被扩展为宽带，解调信号经过窄带滤波器后，信噪比得到极大提高，可将所需要信号分离出来。与频分多址、时分多址相比，码分多址有以下5个特点：1具有足够多且满足准正交条件的地址码。2接收端采用匹配滤波器或相关接收机解扩信号。3利用地址码对用户信息进行扩频调制，使信号占用频带大大展宽，以便进行宽带传输。4为了保证相关检测，接收端除了实现载波同步外，还必须保证地址码的同步。5系统要在同频、同时的条件下对功率进行分割，就必须采用功率控制技术，使接收机收到的信号功率相等，避免”远近效应”。3.2 CDMA的系统结构CDMA系统的典型结构如图3-1所示。由图可见，CDMA

29、系统是由若干个子系统或功能实体组成。其中基站子系统(BSS)在移动台(Ms)和网络子系统(NSS)之间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与CDMA系统的功能实体之间的无线接口管理。NSS必须管理通信业务，保证MS与相关的公用通信网或与其它MS之间建立通信，也就是说NSS不直接与MS互通，BSS也不直接与公用通信网互通。MS、BSS和NSS组成CDMA系统的实体部分。操作系统(OSS)则为运营部门提供一种手段来控制和维护这些实际运行部分。图3-1 CDMA系统结果OSS：操作子系统；BSS：基站子系统；NSS：网络子系统；NMC：网络管理中心；DPPS：数据后处理系统；SEMC：安全性管理中心

30、；PCS：用户识别乍个人化中心；OMC：操作维护中心；MSC：移动交换中心；VLR：拜访位置寄存器HLR：归属位置寄存器；AC：鉴权中心；EIR：移动设备识别寄存器；BSC：基站控制器BTS：基站收发信台；PDN：公用数据网；PSTN：公用电话网；ISDN：综合业务数字网MS：移动台图 。3.3 移动台（MS）移动台是公用CDMA移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个CDMA系统中的唯一设备。除了通过无线接口接入CDMA系统的通常无线和处理功能外，移动台必须提供与使用者之间的接口。比如完成通话呼叫所需要的话筒、扬声器、显示屏和按键。或者提供与其它一些终端设备之间的接口。比如与个

31、人计算机或传真机之间的接口，或同时提供这两种接口。因此，根据应用与服务情况，移动台可以是单独的移动终端(MT)或者是由移动终端(MT)直接与终端设备(TE)传真机相连接而构成，或者是由移动终端(MT)通过相关终端适配器(TA)与终端设备(TE)相连接而构成，如图3-2，这些都归类为移动台的重要组成部分之移动设备。图3-2 移动台结构CDMA手机以前不支持UIM卡，号码和手机捆绑在一起，更换号码必须更换手机，或对手机重新写码。现在机卡分离的CDMA早已研制成功，UIM卡和GSM手机的SIM卡一样，它包含所有与用户有关的和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息。CDMA系统的机卡分离将促进C

32、DMA系统的大力发展。3.4 接口协议CDMA系统的主要接口是指A接口、Um接口。它主要定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备能纳入同一个CDMA数字移动通信网运行和使用。A接口定义为网络子系统(NSS)与基站子系统(BSS)之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是移动交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2048Mbit/s PCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。Um接口(空中接口)定义为移动台与基站收发信台(BTS)之间的通信接口，用于移动台与CDMA系统的固定部

33、分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。CDMA系统各功能实体之间的接口定义明确，同样CDMA规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的定义。协议是各功能实体之间共同的”语言”，通过各个接口互相传递有关的消息，为完成CDMA系统的全部通信和管理功能建立起有效的信息传送通道。不同的接口可能采用不同形式的物理链路，完成各自特定的功能，传递各自特定的消息，这些都由相应的信令协议来实现。CDMA系统各接口采用的分层协议结构是符合开放系统互连(OSI)参考模型的。分层的目的是允许隔离各组信令协议功能，按连续的独立层描述协议，每层协议在明确的服务接

34、入点对上层协议提供它自己特定的通信服务。信号层l(也称物理层)，这是无线接口的最低层、提供传送比特流所需的物理链路(例如无线链路)、为高层提供各种不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道，每个逻辑信道有它自己的服务接入点。信号层2，主要目的是在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路，L2协议基于ISDN的D信道链路接入协议(LAPD)，但作了更动，因而在Um接口的L2协议称之为LAPDm。信号层3，这是实际负责控制和管理的协议层，把用户和系统控制过程中的特定信息按一定的协议分组安排在指定的逻辑信道上。L3包括三个基本子层：无线资源管理(RR)、移动性管理(MM)和接续管理(cM)。其中一个接

35、续管理子层中含有多个呼叫控制(Cc)单元，提供并行呼叫处理。为支持补充业务和短消息业务，在CM子层中还包括补充业务管理(ss)单元和短消息业务管理(SMS)单元。3.5 CDMA无线通信模块结构及模块选型CDMA无线通讯模块实现CDMA结构中移动台的功能，完成Um口的连接。CDMA无线发送电路由射频前端与数字基带两部分组成。典型的CDMA无线接入模块由射频前端和数字字基带部分构成。数字基带部分主要是完成接收和发送信号的基带处理和控制，外围设备的控制及驱动等。射频前端包括：前端、发射支路、接收支路等。前端通常指天线和双工器。CDMA无线通讯模块的设计十分复杂，其中射频部分电路的设计又是其中的重点

36、与难点，限于本科所学知识有限，无法完成其设计工作，因此在本系统中，考虑应用的及时性与设计的简洁性，选用模块化的CDMA无线接入模块。CDMA无线通讯模块选用CDMA Modem模块MG801A，该模块是中兴通信公司推出的一款基于高MSM5105的移动式Modem。它内嵌TCP/IP协议栈，支持最高达153.6kbit/s的数据吞吐速率；具有良好的稳定性，其优点还在于可直接提供RS-232/422/485接口；能为用户的数据设备提供透明、全双工和对等的数据传输通道，而且开机就能自动附着到CDMA网络上，并与数据接收系统建立通信链路，以便随时收发数据。MG801A主要有以下功能：1、串口通讯及AT

37、指令集；2、电话及语音应用；3、短信息应用SMS；4、无线数据MODEM；5、传真测试。本设计主要用到了其串口通讯及AT指令集、无线数据MODEM的功能模块。CDMA Modem MG801A与控制处理器S3C44BOX一起构成CDMA系统结构中的移动台，其结构为图3-2中所示类型2的结构，MG801A为移动终端，控制处理器S3C44BOX为终端设备，组成的移动台实现Um口的连接。MG801A与S3C44BOX组成的移动台，结构图如图3-3所示。图3-3 类型2移动台4图像采集硬件电路的设计4.1 BF-533的电源设计ADSP-BF531/2/3 处理器为3.3V 供电（可以接受3.6V 的

38、最大电压），但是电压取决于输入电压VDDEXT ，因为VOH（最大值）近似等于VDDEXT（最大值）。3.3V的供电用于双向管脚（DATA15-0、TMR2-0、PF15-0、PPI3-0、RSCLK1-0、TSCLK1-0、RFS1-0、TFS1-0、MOSI、MISO、SCK）输入管脚（BR 、ARDY、PPI_CLK、DR0PRI、DR0SEC、DR1PRI、DR1SEC、RX、RTXI、TCK、TDI、TMS、TRST、CLKIN、RESET、NMI和BMODE1-0）DSP处理器核供电是+1.4V，I/O口供电是+3.3V。5V转3.3V的芯片采用LMlll7，此外，为保证图像处理系

39、统供电稳定，不受外部输入电压的波动而影响系统工作，采用DC0505作为电源稳压模块。其电路设计图如图4-1所示。输入端的电容C88与C89分别对低频率与高频率的干扰滤波，输出端电容C90与C91与输入端电容功能相同，实现输出级的电源滤波，提高电源输出的质量。图4-1 DSP供总电图如图4-2所示，采用LMlll7实现5V向33V的转换，其输入端的5V来自DC0505的输出级，LMlll7输出为33V，给BF533供电，满足其I/O口供电33V的要求。C105，C106，C107为滤波电容。图4-2 I/O口供电图如图4-3所示，LM317完成5V转14V的功能，满足BF533核供电1.4V的要

40、求。通过电阻R23与R24实现电压调节，输出16V。其中C108为输出端的滤波电容。其输入端电压来源是DC0505的输出级。图4-3 DSP核供电图4.2计算机控制端接口DSP的UART接口通过MAX232串口芯片构成RS-232通讯，用户可以通过计算机对其进行配置或者对其做二次开发。如图4-4所示。图4-4 DSP与PC端连接图MAX232的是一个双驱动器/接收器，它可以将TTL兼容的数字逻辑电路转换成合适的RS-232的串口信号的集成电路。RS-232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输

41、标准接口。通常RS-232接口以9个接脚(DB-9)或是25个接脚(DB-25)的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232接口，分别称为COM1和COM2。它的全名是”数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。DB25的串口一般只用到的管脚只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）这三个，随着设备的不断改进，现在DB25针很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管脚比DB25有所变化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）

42、这三个。因此现在都把RS-232接口叫做DB9。在RS-232标准中定义了逻辑一和逻辑零电压级数，以及标准的传输速率和连接器类型。信号大小在正的和负的315v之间。RS-232规定接近零的电平是无效的，逻辑一规定为负电平，有效负电平的信号状态称为传号marking，它的功能意义为OFF，逻辑零规定为正电平，有效正电平的信号状态称为空号spacing，它的功能意义为ON。根据设备供电电源的不同，5、10、12和15这样的电平都是可能的。ADSP-BF533处理器提供1个全双工的通用异步接收/发送(UART)端口，它与PC标准的UART完全兼容。本设计采用的是DMA模式，与计算机终端连接后，计算机

43、可以对DSP端进行检测、调控等操作，如系统连接自检后发现问题，则计算机端可以对个端口进行调试。4.3图像采集端接口本设计将CMOS图像传感器MT9Vlll通过三路RCA信号线接到终端设备上，输入信号通过解码后，由DSP的PPI接口，以DMA的方式存储到片外SDRAM中。如图4-5所示。图4-5 DSP与图像采集端连接图MT9V111是Micron Technology公司推出的一款l/4英寸图像传感器，它能够输出分辨率为640x480的数码图像信号。通过以I2C总线对其IFP(Image Flow Processor)寄存器进行配置，即可输出ITU_R BT656(YCbCr)、YUV、565

44、RGB、555RGB和444RGB等数据格式的视频信号。Micron Technology 设计简单、全自动的 MT9V111 CMOS 图像传感器的对角线长度仅为4毫米，只需基本作业所要求的电源、镜头和时钟源，却可提供完整的相机片上系统解决方案。MT9V111精密的片上集成图像流处理器在芯片上集成了几个必不可少的功能，摒弃了非必要的部件，从而释放了宝贵的机板空间。通过双线串行接口进行编程，处理器可执行各种操作，如色彩还原和校正、锐化、可编程珈玛校正、自动黑电平偏移修正、自动曝光、白平衡、镜头阴影处理、防止闪烁，以及快速瑕疵辨识和校正。此外，MT9V111还有超低功耗的特点。ADSP-BF53

45、3处理器的PPI(并行外设接口)是一种多功能的并行接口，它可以配置为8 bit和16 bit两种带宽，并可支持双向数据流，同时包含了3条同步线以及一个与外部时钟相连的时钟引脚。PPI可以对ITUR656数据进行无缝解码，可实现对输入视频流进行解码，并能自动忽略有效视频之外的任何信号。ADSP-BF533处理器提供可直接与并行A/D和D/A转换器、视频编码和解码器以及其它通用外设连接的并行接口（PPI）。PPI包括一个专用时钟引脚，多达3个帧同步引脚和多达16个数据引脚。输入时钟支持fsclk/2 MHz的并行数据传输率，同步信号可以被配置为输入或输出。PPI支持各种通用模式和ITU-R656模

46、式操作。PPI的ITU-R656模式适用于各种视频捕获、处理和传输应用，该模式支持3种子模式：1.活动视频模式；2.垂直消隐模式；3.整场模式。本设计使用PPI0通道作为视频输入通道，在PPI0_CONFIG寄存器中根据entire field的取值设置ITU-656为活动视频模式，通过FLD_SEL设置为两场传送，根据pack32的取值设置将输入8位数据压缩为16位数据和32位DMA传送；PPI0_FRAME寄存器设置图像的行数。设置完PPI后，再设置与PPI对应的DMA通道。配置设置寄存器DMA1_0_CONFIG和一些传送参数。最后依次启动DMA通道和PPI通道即可启动视频的输入。注意，

47、这里一定要先启动DMA后启动PPI，否则会出错。CMOS图像传感器与BF533的电路连接如图4-6所示。图4-6 CMOS与BF533电路连接图CMOS图像传感器的12C_SCL、12C_SDA引脚分别与BF533的PF0、PF1相连，其像素输出端口D0D7与BF533的PPI0PPI7相连，PO3030K的像素时钟作为PPI的驱动时钟。4.4图像显示端接口本设计将BF533提供的PPI接口同时连接到CMOS图像传感器MT9Vlll和TFTLCD显示器TS35NDl50l上，并采用分时工作方式来实现对图像的采集和显示。TS35NDl50l是台湾台盛公司生产的一款以薄膜场效应晶体管为开关器件，能

48、显示彩色图像的矩阵型液晶显示器。使用时可通过SPI总线对其内部的寄存器进行配置，如果没有对这些寄存器进行配置，该LCD将会自动运行在默认模式。在应用中，可将图像传感器MT9V111与TFTLCD TS35ND1501同时连接在BF533的PPI总线上，并采用分时方式完成图像的采集与显示，其系统硬件框图如图4-7所示。图中，ADG704为4选1的四通多路复用器，用以选择图像传感器和TFTLCD时对PPI总线提供的时钟进行切换。在图像采集方面，可将BF533的可编程I/O接口PF4与图像传感器的SCLK端口相连，并将PF2与SDATA相连，同时采用I2C总线方式实现对图像传感器MT9Vlll的配置。将PF0置l，PFI清0，可使FTFLCD处于复位状态，图像传感器处于工作状态。这时，ADG704的接口S2与接口D处于连通状态。而将