<meter id="nx1pr"><font id="nx1pr"><menuitem id="nx1pr"></menuitem></font></meter>

<listing id="nx1pr"><font id="nx1pr"></font></listing>
<menuitem id="nx1pr"><font id="nx1pr"></font></menuitem>

      <font id="nx1pr"></font>

      <var id="nx1pr"><var id="nx1pr"><delect id="nx1pr"></delect></var></var>
      <track id="nx1pr"></track>

      <video id="nx1pr"></video>
      <pre id="nx1pr"><menuitem id="nx1pr"><meter id="nx1pr"></meter></menuitem></pre>
        <pre id="nx1pr"></pre>
      您現在的位置: 通信界 >> 視頻通信 >> 技術正文  
       
      基于EZ-USB FX2的圖像采集系統的設計與實現[圖]
      [ 通信界 / 佚名 / www.sdgj0817.com / 2012/2/14 8:22:50 ]
       

      摘要:針對光學顯微鏡序列切片圖像采集設計了一種圖像采集系統。使用Philips解碼芯片SAA7113H將CCD模擬視頻信號解碼為8位數字信號,利用CY7C68013A的內置FIFO及串行接口引擎將未壓縮的圖像數據直接通過USB串行總線傳輸到PC機,在PC機上實現圖像的顯示和存儲。經驗證,采集系統可實現最大25幀/秒速率,720x576分辨率圖像的可控采集功能,具有成本低,采集圖像清晰,響應速度快等優點,稍加修改后即可用于其他要求快速圖像或視頻采集的場合。

      由于圖像采集系統采集的數據量大,帶寬要求高,以往的圖像采集系統通常使用PCI總線實現。但是計算機本身配置的PCI接口數量非常有限,而且拆裝PCI接口設備需要打開機箱,一般操作人員并不具備這樣的能力,導致系統應用受到限制。USB(通用串行總線)接口列可以完全解決以上難題。首先,USB2.0接口的速度已經達到480Mbps,完全可以滿足圖像采集系統對速度的要求。另外,USB接口是真正支持即插即用,且允許熱插撥的接口,所以目前大量數據采集系統都選擇使用USB2.0接口實現。

      本文利用SAA7113H實現模擬視頻信號解碼,并借助EZ-USB FX2單片機CY7C68013將數字圖像數據直接通過USB2.0接口傳輸到計算機,通過PC機程序實現圖像的無損采集,大大簡化了采集卡的硬件設計,降低了采集卡硬件要求,有效降低了圖像采集卡的成本。

      1 系統硬件設計

      系統硬件結構如圖1所示。系統主要由視頻解碼芯片SAA7113H、USB控制芯片CY7C68013和一塊容量為1kB的24C01EEPROM芯片組成。


           圖1 系統硬件結構

      1.1 視頻解碼芯片-SAA7113H

      SAA7113H是飛利浦公司出品的一款視頻解碼芯片,它的作用是將輸入的模擬視頻信號解碼為標準的8位VPO數字信號。它可以輸入4路模擬視頻信號,通過I2C總線對內部寄存器的不同配置可以對4路復合視頻輸入進行轉換,改變亮度、對比度等參數。SAA7113H兼容PAL、NTSC等多種制式,可以自動檢測場頻,可以在PAL、NTSC之間自動切換控制。SAA7113H解碼后輸出的是標準的YUV 4:2:2格式數字信號。

      1.2 USB控制芯片--CY7C68013A

      CYTC68013A(EZ-USB FX2)是Cypress半導體公司推出的一款USB2.0芯片,它內部集成了增強的8051內核,支持最大48MHz的時鐘頻率,在相同時鐘頻率下,FX2的平均指令執行速度可達到標準8051的2.5倍。CY7C68013芯片內部集成了一個與8051內核相對獨立的SIE(串行接口引擎),在不需要8051內核參與的情況下,通過USB端口和外部邏輯共享FIFO的方式,實現外部數據與USB端口的數據交換,大大加快了數據傳輸的速度,可實現的最大速度為480Mbps。

      1.3 系統硬件實現

      硬件連接方面,利用CY7C68013的I2C端口連接24C01,以便在系統上電后提取24C01中的信息,實現設備枚舉,下載相應固件。利用CY7C68013模擬I2C端口連接SAA7113H,對其內部寄存器進行配置,實現解碼芯片初始化操作。CY7C68013工作在Slave FIFO(從屬的FIFO)模式,將SAA7113H的VPO數據總線直接連接到CY7C68013的FD總線,使用CY7C68013的IOAO端口檢測數字視頻的場標志信號,用于實現幀同步。將CY7C68013的SLWR*(從屬寫)信號量為有效,SLRD(從屬讀)和SLOE(輸出有效)置為無效,由SAA7113H通過自身輸出的27MHz同步時鐘將數字視頻信號以同步方式直接寫入CY7C68013內部的FIFO,再通過SIE將FIFO中的數據以高速方式直接傳送到PC機,實現視頻數據的采集。

      2 系統軟件設計

      系統軟件設計主要包括固件程序設計、驅動程序設計和PC機采集程序3大部分。

      2.1 固件程序設計

      固件程序流程圖如圖2所示。該固件在采集卡上電后初始化CY7C68013,使其工作在Slave FIFO模式,設置總線位數為8位,以便接收SM7113H的8位數字視頻信號。將EP2端點設置為批量AUTO IN傳輸方式,512字節4倍FIFO緩沖。一次最大傳輸數據包大小為512字節。利用SAA7113H的時鐘信號實現同步從屬FIFO寫數據。


           圖2 固件程序流程圖

      通過模擬的I2C端口初始化SAA7113H,使其能夠接收CCD攝像機的模擬視頻信號,以標準的ITU656格式輸出,并設置RSTO輸出奇偶場標志,然后等待上位機的開始采集命令。

      在收到PC機開始圖像采集命令后,固件程序首先通過IOAO端口檢查SAA7113H的奇偶場信號。如果外部模擬視頻信號源未連接,該信號將一直維持高電平。固件在一段時間等待并確認外部視頻信號未連接的情況下,向PC機回傳設備尚未準備好的信息,否則一直清空FIFO,將FIFO中已有效據清除,直到奇場信號到來,固件回送設備準備好信息給PC,以實現視頻圖像幀同步采集。圖像數據傳輸過程將由SIE完全控制,固件不參與傳輸操作。

      2.2 驅動程序設計

      Cypress開發包中提供了一個通用驅動程序,即cyUSB.sys,該驅動程序符合Windows硬件質量實驗室WHQL標準,系統直接使用該驅動程序實現圖像數據采集。由于CY7C68013采用的是軟配置的方案,芯片中并沒有提供用于永久存放固件程序的存儲器,固件程序需要在每次上電后通過外部存儲器加載或從PC機下載到內部RAM中。驅動程序主要實現固件程序的裝載功能,以便系統上電后,可以自動從PC機下載固件到CY7C68013,然后使用通用驅動程序完成采集卡的設備重枚舉。

      在CyprESS提供的開發包中包含了一個固件下載驅動模板,即EZ-Loader Driver.系統固件下載驅動主要依賴它來實現。具體的步驟為:

      1)利用hex2c.exe將Intel HEX格式文件轉換成C代碼數組。
           2)將所有的EZ-Loader Driver文件連同子文件復制到一個新建的目錄中。并利用第一步得到的C代碼數組替換EZ-Loader Driver中firmwa re.c中的數組。
           3)在WindowsXP DDK中使用build命令在新建目錄中創建固件下載驅動程序。
           4)改寫驅動安裝信息文件。

      2.3 PC機采集程序

      PC機采集程序用Visual Studio.net 2003調用CyAPI函數庫實現。為提高圖片采集速度,程序使用兩個線程分別實現圖像數據采集和圖像甄別和處理。程序總流程圖如圖3所示。


           圖3 PC程序總流程圖

      每次啟動采集程序時,系統通過創建USBDeviee實例獲得設備句柄,并嘗試打開USB設備。當點擊程序界面開始采集按鈕后,程序通過USB控制端點發送一個開始采集信號,并要求采集卡回傳一個設備狀態信號。如果設備提示無模擬視頻信號連接,則提示用戶連接。如果設備準備好,則開始接收圖像數據。

      由于USB主控制器工作于Slave FIFO模式,采集卡上傳到上位機的數據量固定為27MB/S,如果上位機沒能及時接收數據必然會導致圖像數據丟失,所以程序中使用一個線程(線程1)以異步方式做圖像數據接收,實際效果非常好。線程1主要代碼如下:

      SAA7113H輸出的是隔行視頻信號,每秒25幀圖像,一幀圖像需要分兩次傳輸,先傳輸全部奇場(奇數行)數據,然后傳輸全部偶場(偶數行)數據,采集卡中將SAA7113H的輸出設置為標準YUV4:2:2數據,分辨率為720x576.系統將所有的解碼數據不做任何處理直接傳送到PC機,數據格式如圖4所示。其中,"80 10…"為消隱數據。"FF 00 00 SAV"為一行數據塊的開始標志,作為奇場有效行,SAV的值為8X,作為偶場有效行,該值為CX."FF 00 00 EAV"為一行數據塊結束標志,作為奇場有效行結束,EAV的值為9X,作為偶場有效行結束,該值為DX.作為720像素的YUV4:2:2數據,每行一共有720x2=1 440個字節,PC程序需要從所有的數據中找出每一行中有效的1 440個字節數據,并按照實際行順序將奇場行相偶場行數據重新組合,轉換成RGB24位像素點并最終寫入BMP文件,實現圖像的采集、顯示和保存。


           圖4 YUV4:2:2數據格式

      數據查找及重組過程中,PC程序會根據YUV4:2:2數據格式做數據塊判別,如果發現有出錯數據程序會做自動拋棄處理,在對采集數據要求非常嚴格及單張采集間隔時間較長的場合,程序將發送重新采集信號給采集卡,再一次采集。系統實際使用過程中發現,數據出錯情況很少出現,且重發請求后可以得到正確數據。

      3 結論

      利用本方案設計的圖像采集卡可以實現圖像的連續采集,并最終以bmp圖像格式保存,采集速率每秒最大25幀,適用于所有支持PAL模擬視頻格式的攝像機及監控攝像頭的圖像無損采集,具有成本低、圖像清晰等特點,在光學顯微鏡序列切片圖像采集系統中得到了很好的應用。另外,系統經過簡單修改后也可實現4個復合視頻源輸入的分時采集功能。

       

      作者:佚名 合作媒體:不詳 編輯:顧北

       

       

       
       熱點技術
      普通技術 “5G”,真的來了!牛在哪里?
      普通技術 5G,是偽命題嗎?
      普通技術 云視頻會議關鍵技術淺析
      普通技術 運營商語音能力開放集中管理方案分析
      普通技術 5G網絡商用需要“無憂”心
      普通技術 面向5G應運而生的邊緣計算
      普通技術 簡析5G時代四大關鍵趨勢
      普通技術 國家網信辦就《數據安全管理辦法》公開征求意見
      普通技術 《車聯網(智能網聯汽車)直連通信使用5905-5925MHz頻段管理規定(
      普通技術 中興通訊混合云解決方案,滿足5G多元業務需求
      普通技術 大規模MIMO將帶來更多無線信道,但也使無線信道易受攻擊
      普通技術 蜂窩車聯網的標準及關鍵技術及網絡架構的研究
      普通技術 4G與5G融合組網及互操作技術研究
      普通技術 5G中CU-DU架構、設備實現及應用探討
      普通技術 無源光網絡承載5G前傳信號可行性的研究概述
      普通技術 面向5G中傳和回傳網絡承載解決方案
      普通技術 數據中心布線系統可靠性探討
      普通技術 家庭互聯網終端價值研究
      普通技術 鎏信科技CEO劉舟:從連接層構建IoT云生態,聚焦CMP是關鍵
      普通技術 SCEF引入需求分析及部署應用
        版權與免責聲明: ① 凡本網注明“合作媒體:通信界”的所有作品,版權均屬于通信界,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:通信界”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。 ② 凡本網注明“合作媒體:XXX(非通信界)”的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。 ③ 如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一月內進行。
      通信視界
      華為余承東:Mate30總體銷量將會超過兩千萬部
      趙隨意:媒體融合需積極求變
      普通對話 苗圩:建設新一代信息基礎設施 加快制造業數字
      普通對話 華為余承東:Mate30總體銷量將會超過兩千萬部
      普通對話 趙隨意:媒體融合需積極求變
      普通對話 韋樂平:5G給光纖、光模塊、WDM光器件帶來新機
      普通對話 安筱鵬:工業互聯網——通向知識分工2.0之路
      普通對話 庫克:蘋果不是壟斷者
      普通對話 華為何剛:挑戰越大,成就越大
      普通對話 華為董事長梁華:盡管遇到外部壓力,5G在商業
      普通對話 網易董事局主席丁磊:中國正在引領全球消費趨
      普通對話 李彥宏:無人乘用車時代即將到來 智能交通前景
      普通對話 中國聯通研究院院長張云勇:雙輪驅動下,工業
      普通對話 “段子手”楊元慶:人工智能金句頻出,他能否
      普通對話 高通任命克里斯蒂安諾·阿蒙為公司總裁
      普通對話 保利威視謝曉昉:深耕視頻技術 助力在線教育
      普通對話 九州云副總裁李開:幫助客戶構建自己的云平臺
      通信前瞻
      楊元慶:中國制造高質量發展的未來是智能制造
      對話亞信科技CTO歐陽曄博士:甘為橋梁,攜"電
      普通對話 楊元慶:中國制造高質量發展的未來是智能制造
      普通對話 對話亞信科技CTO歐陽曄博士:甘為橋梁,攜"電
      普通對話 對話倪光南:“中國芯”突圍要發揮綜合優勢
      普通對話 黃宇紅:5G給運營商帶來新價值
      普通對話 雷軍:小米所有OLED屏幕手機均已支持息屏顯示
      普通對話 馬云:我挑戰失敗心服口服,他們才是雙11背后
      普通對話 2018年大數據產業發展試點示范項目名單出爐 2
      普通對話 陳志剛:提速又降費,中國移動的兩面精彩
      普通對話 專訪華為終端何剛:第三代nova已成為爭奪全球
      普通對話 中國普天陶雄強:物聯網等新經濟是最大機遇
      普通對話 人人車李。航衲臧l力金融 拓展汽車后市場
      普通對話 華為萬飚:三代出貴族,PC產品已走在正確道路
      普通對話 共享退潮單車入冬 智享單車卻走向盈利
      普通對話 Achronix發布新品單元塊 推動eFPGA升級
      普通對話 金柚網COO邱燕:天吳系統2.0真正形成了社保管
      亚洲超碰在线91,亚洲九九在线网站,亚洲精品欧美一级A片在线播放,亚洲精品4444