基于USB2.0的高分辨率数字摄像头设计

　　现有视频监控系统的设计大都采用 USB视频采集和以太网传输，并且需要视频压缩方案，通常需要操作系统支持;因此选取的开发平台价格昂贵，造成视频临控系统的成本居高不下，以致使小型工厂和家庭用户难以接受。

　　本课题采用S3C44BO微处理器的 ARM7开发平台，驱动USB接口芯片CH374进行视频数据采集，提供了低成本的视频采集方案。USB视频采集涉及USB同步传输，但是在众多USB主机芯片的设计中，多以控制传输和批量传输为主，对同步传输的讲解极为少见。本文提供了USB同步传输的设计范例。

　　1 系统工作原理

　　典型的USB视频采集系统如图1所示。USB系统包含主机和物理设备两个最基本的元素，一个USB系统只能有一个USB主机，可以连接多个物理设备。本设计 中的设备是USB摄像头，USB主机由USB主机控制器、微处理器及驱动软件构成。USB系统工作层次分明：USB接口层提供主机控制器和设备的物理连 接;设备层中，USB主机调用驱动程序通过端点0发送并获取USB设备的控制信息;功能层进行实际数据的传输，主机必须选择合适的接口和端点，调用底层驱 动提供的接口函数获取USB摄像头的视频数据流。

　　1.1 USB摄像头SPCA561A

　　视频信号的采集一般选择USB摄像头来实现。如图2所示，USB摄像头SPCA561A集成了镜头、CMOS传感器、USB图像处理器以及USB控制器。

　　比起直接与微处理器接口的CMOS传感器，使用USB摄像头虽然成本偏高，但是易于实现，节省CPU资源，而且驱动支持非常丰富。SPCA561A提供了一 种单芯片摄像头解决方案，它将一个CIF的CMOS传感器、一个图像处理器和USB控制器集成于单芯片，从而大大降低了成本和开发难度;缺点是只有10万 像素，每秒帧数较少，然而非常适合应用于图像要求不高的小型监控系统。

　　1.2 USB主机控制器CH374

　　CH374 是一个嵌入式USB总线的通用接口芯片，支持USB主机方式和USB设备方式，支持低速和全速的控制传输、批量传输、中断传输以及同步传输。在本地端， CH374具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上。大多数嵌入式的USB主机 接口芯片并不提供同步传输模式，而CH374的一大特点就是提供了同步传输，使得视频和音频流的传输成为可能。

　　本系统使用CH374作为USB主机控制器，如图3所示。CH374用总线方式与S3C44B0相连，微控制器通过读写CH374寄存器实现USB主机驱动。

　　1.3 USB同步传输原理