基于WinCE的嵌入式视频数据采集系统设计

　　随着嵌入式技术的不断发展，各种嵌入式微处理器和控制器不断出现，并广泛应用于工控、通信、PDA、安保等领域。基于ARM920t内核的嵌入式微处理器S3C2440，以其良好的数据处理能力、低功耗、小体积、支持多种嵌入式操作系统(如WinCE、Linux)、集成多种外设(如I2C控制器、LCD控制器等)等优点，广泛应用于手持设备等。WinCE操作系统具有内核可剪裁、实时性好、支持多种通信、模块化设计、具有丰富的API等特点，广泛用于嵌入式实时操作系统。这里提出的嵌入式图像数据采集系统是某“纳米技术与微系统”实验室开发的“嵌入式传感测控系统”中实现图像采集功能的子系统，该系统是以S3C2440为硬件核心，以WinCE为软件平台，能实时、连续地采集清晰的视频数据。

　　1 系统结构框图及视频数据采集原理

　　视频数据采集系统结构如图1所示。

　　从图1中可以看出。系统由嵌入式微处理器S3C2440、存储器(包括Nand Flash和SDRAM)、以太网接口、CMOS图像传感器0V9650、USB主/从口、SD卡、JTAG接口、电源与复位电路、LCD与触摸屏组成。其中，S3C2440为整个系统的硬件核心，负责采集来自图像传感器的数据，控制给各种外设等。Nand flash存储器与SDRAM构成了系统的存储器，其中SDRAM具有掉电数据不保存的特点，只用作系统内存，用于运行主程序等，而Nand Flash则具有掉电保存数据的特点，用于存储操作系统内核，引导加载程序(Bootloader)、用户应用程序等。

　　CMOS图像传感器及其接口电路用于采集视频数据。LCD与触摸屏构成人机交互模块，起到数据交互的作用，相当于PC机的键盘和液晶。J-TAG接口用于系统硬件调试和下载Bootloader程序。USB主口不但可以用于外接U盘和移动硬盘等，还可外接带USB接口的鼠标。在触摸屏校正出现大的偏差无法校正时，用鼠标辅助校正。USB从口用于下载WinCE内核文件NK.bin。电源电路包括为微处理器与相关外设提供电压(如微处理器的1.3 V内核电压、LCD的3.3 V背光电压)，以及为摄像头供电。复位电路用于出现故障时系统重启。以太网接口用于扩展系统功能，在视频数据采集的基础上，通过以太网，可以编程实现视频数据的网络传输。

　　视频数据采集原理如下：应用程序通过文件系统的API调用摄像头驱动程序的流接口函数发送命令。驱动程序将接收到的命令转化为对外部设备的相应操作，实现对处理器的CAMIF单元和图像传感器设备的初始化、I/O控制和电源管理等操作。图像传感器接收由处理器的I2C总线发送的配置数据，正常工作之后将图像数据和VSYNC、HREF、PCLK 3个时钟信号发送到处理器的CAMIF单元中，2条DMA通道将采集到的图像数据通过系统总线保存到内存的帧缓冲区中，帧缓冲区的图像数据能够被流接口驱动函数读取。