基于嵌入式技术的便携式红外相机的设计

    传统的实验型红外相机通常以电脑作为控制平台，通过电脑完成相机的数据接收、处理与显示，并发送指令进行系统控制。因此，实验系统臃肿，移动不灵活，在外场实验时更是有许多不便。借助嵌入式系统技术，可以构建脱离电脑辅助、独立运行的便携式红外相机。为了实现独立性，便携式红外相机必须有自己的微处理器、输入设备、显示设备与存储设备。经过广泛和深入的调研，本文设计实现了采集红外线列探测器图像的便携式红外相机，能满足应用要求。

    1 系统设计方案

    本系统的设计目标是一个便携式红外相机，它能脱离电脑运行，独自从一个 1 024 元的红外线列探测器中获取图像数据，并实现图像的实时显示和存储。此外，相机必须能接收用户输入，使用户能设置系统参数，控制相机的运行。系统结构如图 1 所示。

    系统采用 1 024 元红外线列探测器，其接口信号包括时钟、驱动、模拟输出和电源。FPGA 采用 Actel 公司的 APA300芯片，它产生探测器需要的时钟、驱动以及 A/D 芯片的时序。探测器输出的模拟信号经过运算放大后进行 A/D 转换(A/D芯片为 TI 公司的 THS1408)。THS1408 将模拟信号转换为14 bit 的数字信号，之后，进入现场可编程门阵列 (FieldProgrammable Gate Array, FPGA)进行处理。

    FPGA 除了提供探测器和 A/D 芯片的时序外，还接收 A/D转换后的信号，然后进行各种红外图像数据的处理。之后将数据传输至微处理器中，同时接收来自微处理器的控制指令。

    三星公司的 S3C2410 是包含 ARM9 核的 32 bit RISC 微处理器，其主频最高可达 260 MHz，并且接口资源丰富，包括串口、SDRAM、Nand Flash、USB、SD 卡、LCD、触摸等，在嵌入式设备中应用广泛。本系统要求微处理器有较快的数据处理速度，并且便于与显示、存储等外部设备通信。S3C2410 正好满足这些要求，便于后续的系统开发，因此，在 S3C2410 中移植了 Linux2.6 内核作为操作系统。

    Nand Flash 采用三星公司的 k9f1208 芯片(64 MB)，用于存储启动代码、Linux 内核以及文件系统，相当于系统的硬盘。内存由 2 片三星公司的 k4s561632e 芯片组成，每片芯片的容量为 32 MB，位宽为 16 bit，即 2 片芯片构成了总容量为 64 MB、位宽为 32 bit 的内存。

    为了在便携式红外相机中显示红外图像，并能接收用户的控制信号，系统采用了三星公司带触摸屏的 LCD，型号为LTV350QV-F05。它是一款功能齐全的 3.5 英寸 320×240 的LCD，包括显示屏模块、背光模块以及触摸屏模块，并且能和 S3C2410 的 LCD 控制器直接连接，无需另外的驱动芯片。