基于STM32单片机驱动面阵CCD实时图像显示的研究

第３７卷第１期　２０１４年２月　长春理工大学学报（自然科学版）　ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　ＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１４　基于ＳＴＭ３２单片机驱动面阵　ＧＯＤ实时图像显示的研究　李大朋，曹国华，陈佶言　（长春理工大学机电工程学院，长春１３００２２）　摘要：通过研究一种ＳＴ公司ＡＲＭ架构的ＳＴＭ３２Ｆ４系列单片机，并通过配置其自身带的ＤＣＭＩ通道，从而产生相应的　时序来实现对面阵ＣＣＤ的驱动。给出了硬件电路的设计并将硬件进行了搭建，而且还通过ＫＥＩＬ４软件及Ｊ—ＬＩＮＫ工具对硬　件电路进行了仿真及测试，结果表明利用此器件可以把图像实时显示出来，由于其控制简单、信息数据易存储、信息数据　易处理、实时显示效果良好等功能特点，在工业监控及图像处理控制应用的场合下得到了广泛的应用。　关键词：ＣＣＤ；ＳＴＭ３２；单片机；ＤＭＡ　中图分类号：ＴＮ９１１．７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－９８７０（２０１４）０１－－００３７－０４　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＳＴＭ　Ｍｉｃｒｏ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｕｎｉｔ　ＬＩ　Ｄａｐｅｎｇ，ＣＡＯ　Ｇｕｏｈｕａ，ＣＨＥＮ　Ｊｉｙａｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｔｈｅ　ｔｉｍｉｎｇ　ａｒｒａｙ　ＣＣＤ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ＡＲＭ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＳＴＭ３２　ＭＣＵ　ｔｉｍｉｎｇ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｒｉｖｅ　ｔｈｅ　ＣＣＤ　ｂｙ　ｔｈｅ　ＤＣＭＩ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｓ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ＫＥＩＬ４　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｊ—　ＬＩＮＫ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ——ｔｉｍｅ　ｉｍａｇｅ　ｓｈｏｗｓ　ｐｅｒｆｅｃｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ＷＯｒｄｓ：ＣＣＤ；ＳＴＭ３２；Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｍｅｍｏｒｙ　Ａｃｃｅｓｓ）　随着电子时代的高速发展，ＣＣＤ的驱动并非难　采集到的数据处理方便并且易于对想要的数据进行　事，例如我们使用的手机，都有实时显示的功能，但　处理，适合技术工作者进行简单的应用。！　外，整个　是在工业控制的场合，不光是将图像实时显示出来，　仪器的制作费用很低，体积小，极利于大规模的生产　　还要能够保存信息，对信息进行实时处理，这样才能　和应用。实现对控制目标更好的准确控制。　本文采取面阵ＣＣＤ　０Ｖ７６７０作为图像传感器，　它可以传送多种数据采集模式，要结合ＩＬＩ９３２５　１　系统总体方案的设计　由于ＳＴＭ３２Ｆ４系列单片机是采用ＳＴ公司　ＴＦＴ屏进行实时图象显示，此ＴＦＴ屏的数据存储　ＡＲＭ架构的一款新型单片机，ＡＲＭ类的单片机是　器的基本存储单元为１６位，因此采用了ＲＧＢ５６５图　采用面向对象的编程方式而使得技术工作者更容易　像数据格式进行处理。详细介绍了重要模块的相关　上手，它改变我们对单片机控制的思路，我们町以不　知识、成品的硬件组成、单片机及外围接口电路设　再去深入了解单片机的各个模块，只要能够根据对　计、软件程序编写、硬件仿真、成型产品设计效果介　各个模块配置好的函数进行简单的调用和再编程即　绍等。设计的创新点在于，０Ｖ７６７０图像传感器集　可实现对该款单片机相应的模块功能进行操作和应　成模块功能齐全，致使外围电路设计简单且易于复　用，使用起来极为方便，当然对Ｃ语言的熟练掌握也　制和学习，脉冲控制程序和实时显示程序简单易写，　至关重要。此单片机ＤＣＭＩ模式，使得ＩＯ口具有了　收稿日期：２Ｏｌ３一ｏ８—２２　作者简介：李大朋（１９８３一），男，硕士研究生，Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｄａｐ２００７＠１６３．ＣＯＩＤ＿　通讯作者：曹国华（１９６５一），男，教授，博士生导师，Ｅ—ｍａｉｌ：ｃａｏｇｕｏｈｕａ＠ｃｕｓｔ．ｃｏｍ　长春理工大学学报（自然科学版）　２０１４年　较多采用Ｃ语言中结构体的形式。要实现实时显　ＤＣＭＩ—ＯＶ７６７０一Ｉｎｉｔ（）；　示，就要有高速的数据处理模式，所以采用单片机的　ＤＭＡ通道，而且ＤＭＡ有自己的时钟，这样就不再　需要ＣＰｕ起动后再让ＤＭＡ开始进行工作，实现了　可以直接从ＣＣＤ内存中读取数据的操作，因此就缩　短了经过ＣＰＵ允许读取数据的时间，从而看起来似　ＤＭＡ—Ｃｍｄ（ＤＭＡ２一Ｓｔｒｅａｍｌ，ＥＮＡＢＬＥ）；　ＤＣＭＩ—Ｃｍｄ（ＥＮＡＢＩ　Ｅ）；　ＤＣＭＩ—ＣａｐｔｕｒｅＣｍｄ（ＥＮＡＢＬＥ）；　ｗｈｉｔｅ（１）　｛　｝　｝　实现了实时显示的效果。部分主要程序编写如下：　ｖｏｉｄ　ＤⅣ【Ａ（ｖｏｉｄ）　｛　４结束语　ＤＭＡ—ＩｎｉｔＴｙｐｅＤｅｆ　ＤＭＡ—ＩｎｉｔＳｔｍｃｔｕｒｅ；／／声明ＳＴＭ　库函数种的ＤＭＡ函数，以便对其内部函数进行直接调用。　ＲＣＣ—ＡＨＢ１ＰｅｒｉｐｈＣｌｏｃｋＣｍｄ　（ＲＣＣ—ＡＨＢＩＰｅｆｉｐｈ—ＤＭＡ２，ＥＮＡＢＬＥ）；／／开启ＡＨＢ１时钟　线的ＤＭＡ２的时钟，使其工作。　ＤＭＡ—ＤｅＩｍｔ（ＤＭＡ２一Ｓｔｒｅａｍ４）；　ＤＭＡ—ＩｎｉｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＤＭＡ—Ｃｈａｎｎｅｌ＝ＤＭＡ—Ｃｈａｎｎｅｌ一　２；／／选取ＤＭＡ所用通道，根据ＳＴＭ手册选折ＤＭＡ２，　Ｓｔｒｅａｒｎ４通道。　ＤＭＡ—ＩｎｉｔＳｔｍｃｔｕｒｅ．ＤＭＡ—Ｍｅｍｏｒｙ０ＢａｓｅＡｄｄｒ＝　（ｕｉｎｔ３２一ｔ）＆ＬＣＤ—ＲＡＭ；／／ＤＭＡ内存中的数据直接发送给　ＬＣＤ的ＲＡＭ中．这里进行了一次数据强制转换。　ＤＭＡ—ＩｎｉｔＳｔｍｃｔｕｒｅ．ＤＭＡ—ＤＩＲ＝ＤＭＡ—ＤＩＲ—Ｍｅｍｏｒｙ——　ＴｏＭｅｍｏｒｙ；／／ＤＭＡ读取数据的方向为直接从ＣＣＤ内存到　单片机内存。　｝　主函数：　ｉｎｔ　ｍａｉｎ（ｖｏｉｄ）　｛　ＧＰＩＯ—Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ（）；　ＧＰＩＯ—ＳｅｔＢｉｔｓ（ＧＰＩＯＥ，ＧＰＩＯ—Ｐｉｎ一０　Ｉ　ＧＰＩＯ—Ｐｉｎ一１ｌ　ＧＰＩＯ—Ｐｉｎ一２ｊ　ＧＰＩＯ—Ｐｉｎ一３）；　ＤＭＡ（）；　ＬＣＤ．Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｔｉｏｎ（）；　ｄｅｌａｙ—ｍｓ（５０）；　ＬＣＤ—ＷｒｉｔｅＲｅｇ（０ｘ００１１，０ｘ６０７８）；　ＬＣＤ—ＲＥＧ＝０ｘ００２２：　将硬件电路搭建好并测试ＯＫ完成后，通过　Ｌ４软件程序进行编写，同时需要使用Ｊ～ｌｉｎｋ烧　写程序到单片机的ＲＯＭ中，这里需要对ＫＥＩ４软件　Ｌ４软件和Ｊ—ｌｉｎｌ【直　接将程序下载到ＳＴＭ３２单片机中的ＲＯＭ中，按下　复位键以后，就可以看到实时的图像于ＴＦＴ显示屏　上。ＣＣＤ的数据处理的速度为５０帧／秒，成像效果　良好，目前可应用于视频监控，视频信息处理的项目　中，同时在机电楼视觉机器人研究室进行了视频控　制的验证。　参考文献　［１］周立功．ＡＲＭ嵌入式系统基础教程［Ｍ］．北京：北京航　天航空大学出版社，２００５．　［２］　张传胜．基于ＦＰＧＡ的面阵ＣＣＤ驱动及快速显示系统　的设计实现［Ｊ］．液晶与显示，２０１２，２７（６）：７８９－７９４．　［３］吴吕宪．基于线阵ＣＣＤ及ＳＴＭ３２的滚针直径精确测量　的研究ＩＮ］．北京：清华大学出版社，２０１２．　［４］童诗白，华成英．模拟电子基础［Ｍ］．北京：高等教育出　版社，２００３．　［５］张化朋．用单片机驱动线阵ＣＣＤ的探讨［Ｊ］．光学技术，　２０００，２６（４）：３４２－３４７．　［６］谭浩强．Ｃ程序设计（第二版）ＩＮ］．北京：清华大学出版　社，２００１．　［７］尹勇．Ｐｒｏｔｅｌ　ＤＸＰ电路设计与进阶［Ｍ］．北京：科学出版　社，２００４．　ＫＥＩ进行相应的配置，然后通过ＫＥＩ