本文選題：嵌入式系統(tǒng) + 測量相機　； 參考：《大連理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：本文主要研究了以FPGA和ARM為處理器的嵌入式測量相機的設(shè)計和實現(xiàn),系統(tǒng)由圖像的采集、處理和傳送三部分組成。系統(tǒng)硬件包括CMOS圖像采集前端,FPGA模塊和ARM模塊三個部分。圖像采集前端選擇了micro公司的MT9M001作為圖像傳感器。FPGA選用的是Xilinx公司的XC3S500E,通過I2C接口和并行MIPI接口與MT9M001相連接,通過RAM接口與兩片SRAM相連接,通過SPI總線和本地總線與ARM模塊相連接。ARM模塊選用的是S3C2440微處理器,通過SPI接口與FPGA通信,通過存儲器映射的方法實現(xiàn)了對SRAM中圖像數(shù)據(jù)的讀取操作。系統(tǒng)軟件主要包括了FPGA的程序設(shè)計、ARM的設(shè)備驅(qū)動程序和上層應(yīng)用程序設(shè)計。FPGA程序采用Verilog HDL編程方法,完成對MT9M001的正確配置和給圖像采集前端發(fā)出控制指令,進行參數(shù)設(shè)置等。FPGA程序還實現(xiàn)了把采集到的圖像數(shù)據(jù)按照ARM傳下來的閾值進行二值化,之后利用case語句找到圖像MARKER的邊緣坐標并且將圖像數(shù)據(jù)和邊緣坐標以(X1,X2,Y)的數(shù)據(jù)格式存放在SRAM中。S3C2440A以嵌入式Linux作為操作系統(tǒng),完成了圖像MARKER的質(zhì)心計算和網(wǎng)絡(luò)傳輸工作。ARM的設(shè)備驅(qū)動程序通過編寫驅(qū)動程序初始化函數(shù)和構(gòu)造file_operations結(jié)構(gòu)體中用到的成員函數(shù)完成SRAM和SPI接口的驅(qū)動,使得應(yīng)用程序可以通過系統(tǒng)調(diào)用的方式調(diào)用驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)對硬件設(shè)備的操作。應(yīng)用程序采用雙線程的設(shè)計方法,設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)傳輸部分,主線程負責與上位機建立網(wǎng)絡(luò)連接,工作線程負責進行圖像處理,計算圖像MARKER質(zhì)心等,最后把數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送到計算機。經(jīng)過測試,系統(tǒng)實現(xiàn)了圖像的采集、處理、傳送,并且可以通過MARKER的移動軌跡獲得被觀測物體的運動情況,實現(xiàn)了30幀/秒的圖像傳輸,圖像的實時處理和質(zhì)心坐標顯示。
[Abstract]:This paper mainly studies the design and implementation of an embedded measuring camera with FPGA and ARM processors. The system consists of three parts: image acquisition, processing and transmission. The hardware of the system includes three parts: CMOS image acquisition front-end FPGA module and ARM module. The front end of image acquisition selects the MT9M001 of micro as the image sensor. The XC3S500E of Xilinx company is chosen as the image sensor. The XC3S500E is connected to MT9M001 through I2C interface and parallel MIPI interface, and to two pieces of SRAM through RAM interface. The S3C2440 microprocessor is used to connect the arm module with the ARM module through the SPI bus and the local bus, and the SPI interface is used to communicate with the FPGA. The method of memory mapping is used to realize the reading operation of the image data in SRAM. The system software mainly includes FPGA program design, arm device driver program and upper application program design. Verilog HDL programming method is used to complete the correct configuration of MT9M001 and issue control instructions to the front end of image acquisition. The program of parameter setting, etc., also realized the binarization of the collected image data according to the threshold value passed down by ARM. Then the edge coordinates of the image MARKER are found by using the case statement, and the image data and the edge coordinates are stored in the format of X1C2440A in SRAM. The embedded Linux is used as the operating system. The device driver of arm is completed to realize the drive of SRAM and SPI interface by writing the initialization function of the driver and constructing the member function used in the structure of file_operations. The application can invoke the driver by system call to implement the operation of the hardware device. The main thread is responsible for establishing the network connection with the host computer, the worker thread is responsible for image processing, the image MARKER centroid is calculated, and so on. Finally, the data is transmitted to the computer through the network interface. After testing, the system realizes the image acquisition, processing and transmission, and can obtain the motion of the observed object through the moving track of MARKER. The system realizes the image transmission of 30 frames per second, the real-time processing of the image and the display of the centroid coordinate.
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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