0 引言
在嵌入式圖像處理系統(tǒng)中，經常需要對圖像進行采集，并將采集圖像的處理結果顯示在嵌入式系統(tǒng)的彩色LCD之上，以使人能夠對處理后的圖像結果進行直觀的觀察，進一步對圖像識別的正確與否進行人工判斷。本設計主要是將嵌入式系統(tǒng)應用到智能飲水控制系統(tǒng)之中，從而實現對水位狀況的檢測。本系統(tǒng)可對所采集的圖像進行邊緣提取，并將結果顯示在TFTLCD上。該設計將BF533提供的PPI接口同時連接到CMOS圖像傳感器MT9Vlll和TFTLCD顯示器TS35NDl50l上，并采用分時工作方式來實現對圖像的采集和顯示。
Blackfin處理器的PPI(并行外設接口)是一種多功能的并行接口，它可以配置為8 bit和16 bit兩種帶寬，并可支持雙向數據流，同時包含了3條同步線以及一個與外部時鐘相連的時鐘引腳。PPI可以對ITU—R BT．656數據進行無縫解碼，可實現對輸入視頻流進行解碼，并能自動忽略有效視頻之外的任何信號。
1 系統(tǒng)結構
Blackfin系列處理器是ADI公司研制的一款嵌入式處理器，它集微控制器、DSP和媒體處理器的優(yōu)勢于身，可廣泛應用于消費類多媒體、網絡通信等多個領域。
MT9V111是Micron Technology公司推出的一款l／4英寸圖像傳感器，它能夠輸出分辨率為640x480的數碼圖像信號。通過以I2C總線對其IFP(Image Flow Processor)寄存器進行配置，即可輸出ITU_R BT．656 (YCbCr)、YUV、565RGB、555RGB和444RGB等數據格式的視頻信號。
TS35NDl50l是臺灣臺盛公司生產的一款以薄膜場效應晶體管為開關器件，能顯示彩色圖像的矩陣型液晶顯示器。使用時可通過SPI總線對其內部的寄存器進行配置，如果沒有對這些寄存器進行配置，該LCD將會自動運行在默認模式。在應用中，可將圖像傳感器MT9V111與TFTLCD TS35ND1501同時連接在BF533的PPI總線上，并采用分時方式完成圖像的采集與顯示，其系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。圖中，ADG704為4選1的四通多路復用器，用以選擇圖像傳感器和TFTLCD時對PPI總線提供的時鐘進行切換。在圖像采集方面，可將BF533的可編程I／O接口PF4與圖像傳感器的SCLK端口相連，并將PF2與SDATA相連，同時采用I2C總線方式實現對圖像傳感器MT9Vlll的配置。將PF0置l，PFI清0，可使FTFLCD處于復位狀態(tài)，圖像傳感器處于工作狀態(tài)。這時，ADG704的接口S2與接口D處于連通狀態(tài)。而將圖像傳感器MT9V111提供的PIXCLK時鐘信號提供給BF533的PPI_CLK接口，則可實現BF533對圖像傳感器傳來數據的正確接收。圖像顯示可采用BF533內部提供的TIMERl作為幀同步信號，TIMER2作為行同步信號來控制圖像的顯示，不對TS35NDl501進行配置，系統(tǒng)將采用默認工作方式。進行圖像顯示時，可將可編程I／O接口PF0清0，以使圖像傳感器處于復位狀態(tài)，將PFl置1使TFTLCD處于工作狀態(tài)，這時，ADG704的接口S3與接口D處于連通狀態(tài)，從而為BF533的PPI_CLK接口提供數據輸出的20MHz時鐘信號。需要指出，當有更多的外設需要和BF533通信時，采用CPLD進行邏輯擴展，可以解決GPIO接口不足的問題。
2 圖像的采集
在首次進行圖形采集和圖像顯示之前，首先應對BF533的PLL、EBIU和系統(tǒng)的SDRAM進行設置，以使BF533能夠正常穩(wěn)定的工作。
圖2所示是圖像采集的軟件流程。通過設置BF533的FIO_DIR，FIO_FLAG_C，FIO_LAG_S寄存器，可使可編程I/O接口PFO為高電平，PF1為低電平，從而使圖像傳感器處于工作狀態(tài)，TFTLCD處于復位狀態(tài)。然后，就可以采用如下代碼來實現對BF533的PPI接口初始化。[!--empirenews.page--]
*pPPI_CONTROL=Ox001c；
*pPPI_FRAME=240;//240行
*pPPI_COUNT=639;//每行傳輸640個采樣點
*pPPI_DELAY=0;
之后，再以如下代碼對DMA控制器進行配置，便可使DMAO控制器映射為PPI接口，以便使DAMO通過PPI讀取的數據的存儲地址指向二維數組ImagelnBuffer[240][640]，并將DMA設置為二維傳輸模式。其代碼為：
*pDMAO_CONFIG=0x00b2；
*pDMAO_PERIPHERAL_MAP=0x0；//配置為PPI
*pDMAO_START_ADDR=&ImageInBuffer[0][0]；//指向要存放的首地址
*pDMAO_X_COUNT=640；//二維傳送，內層計數
*pDMAO_X_MODIFY=0x1；//每次傳送一個字節(jié)
*pDMAO_Y_COUNT=240；//外層計數
*pDMAO_Y_MODIFY=0x1；
然后再初始化定時器，使其能從圖像顯示模式恢復為默認模式。再通過可編程邏輯接口PF2，并通過PF3采用I2C總線工作方式對圖像傳感器MTOVlll進行配置，以將圖像傳感器MT9V111設置為ITU_R BT．656(YCbCr)的數據輸出方式。最后，再將BF533的寄存器DMA0_CONFIG中的標志位DMA_EN和PPI_CONTROL中的標志位PORT_EN置1，同時開啟DMA0和PPI接口，并將寄存器TIMER_ENABLE中相應的標志位置1以開啟相應的定時器。最后等待DAM0接收完一幀圖像數據后的中斷。
3 圖像的顯示
圖像顯示中的TS35NDl501 TFTLCD是一款RGB數據接口的彩色圖形點陣顯示器，它的數據傳輸時序如圖3所示。信號VSYNC與HSYNC分別為LCD的幀同步信號和行同步信號，DCLK為點陣數據傳輸時鐘信號。其中TVP為幀同步信號的脈沖寬度，典型值為3倍行同步信號寬度(TH)。TVB為幀同步信號后沿時間，典型值為15個行脈沖寬度。TVF為幀同步信號的后沿時間，典型值為4個行脈沖寬度。在以上這三個信號時間內TFTLCD是不會接收要顯示的數據的，故不顯示的行數為3+4+15=22，也就是說，傳輸的圖像數據中有22行的數據不會被顯示到LCD上。所以定義一個無符號字符型二維數組DisplayBuffer[262][960]作為要顯示數據的緩沖區(qū)，其中所定義數組的前22行是無用數據，后240行數據為要顯示在TFTLCD上的圖像數據。將從圖像傳感器獲取的、存放在ImagelnBuffer中的UYVY (4：2：2)圖像數據轉換成LCD要顯示的灰度圖像數據格式(RGB24)，并存儲在二維數DisplayBuffer[262][960]中。[!--empirenews.page--]
通過設置BF533的FIO_DIR，FIO_FIAG_C，FIO_FLAG_S寄存器可使可編程I／O接口PF0為低電平，PF1為高電平，從而使LCD處于工作狀態(tài)，圖像傳感器處于復位狀態(tài)。之后，可以用如下代碼對PPI接口進行配置。
*pPPI_CONTROL=0x009e；//POLSIPACK_EN |Ox0010 | XFR_TYPE | PORT_DIR；
*pPPI_DELAY=0xcb；//在進行寫操作前延時106個時鐘周期
*pPPI_COUNT=959；//每行傳輸960個數據點然后，可采用如下代碼對DMA0控制器進行配置，以將DAM0控制器配置為RESTART和FLOW_AUTO模式，從而使它能夠循環(huán)實現對緩沖區(qū)DisplavBuffer中的數據的輸出。
*pDMA0_PERIPHERAL_MAP=Ox0；//映射為PPI接口
*pDMA0_CONFIG=0x1030；//FLOW_AUTO |RESTART | DMA2D | WDSIZE_8；
*pDMA0_START_ADDR=&DisplayBuffer[0][0]；//要顯示數據的首地址
*pDMA0_X_COUNT=960；
*pDMA0_X_MODIFY=1；
*pDMA0_Y_COUNT=262；
*pDMA0_Y_MODIFY=1；
對定時器TIMER1，TIMER2進行配置，可以使其對TFTLCD提供行同步和幀同步信號，以將其設置為PWM_OUT輸出模式，并將定時時鐘設置為采用PPI_CLK接口輸入的20 MHz時鐘信號，其代碼如下：
*pTIMER1_PERIOD=1224；//TH
*pTIMER1_WIDTH=5；//THP，最小值
*pTIMER1_CONFIG=0x02a9；//EMU_RUN |CLK_SEL|TIN_SELIPERIOD_CNTlPWM_OUT
*pTIMER2 PERl0D=320688；//TV=262*TH=262*1224=320668
*pTIMER2_WIDTH=3672；//TVP=3*TH=3*1224=3672
*pTIMER2_CONFIG=0x02a9；
最后，再啟動PPI接口、DAM0控制器和相應的定時器，開始圖像的顯示，并延時5秒，以使圖像在LCD上穩(wěn)定的顯示5秒鐘。其顯示軟件流程圖如圖4所示。
4 結束語
經過調試和修改，該系統(tǒng)能夠實現對圖像的采集并正確顯示圖像的處理結果，本設計可以滿足預期的數據顯示需求。本文經過對BF533的PPI接口進行合理應用，實現了對圖像采集和顯示的分時工作，能夠滿足一些情況下的應用。因為BF533只有一路PPI接口，所以無法實現對采集圖像的實時顯示。而要實現的對所采集數據的實時顯示，則可采用BF561DSP，該DSP可提供兩路PPI接口，因而能夠滿足圖像的采集與實時顯示。
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