嵌入式图像采集技术在profibus总线从站中应用

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1、南京师范大学硕士学位论文嵌入式图像采集技术在profibus总线从站中应用姓名：毛锋申请学位级别：硕士专业：电子科学与技术；物理电子学指导教师：曹国华2009-05-15第2章系统技术分析和总体设计点。根据上文的方案比较，◆方案1由于功能扩展比较难，因此不太适合应用在工业现场的图像采集系统；◆方案2是不错的选择，DSP专门处理图像处理，ARM处理控制指令，设计得当会取得不错的效果，但是该方案采用了两个处理器，不但提高了成本，在设计、调试上更会带来困难，需要较长的开发周期；◆方案3主要问题是缺乏强大的图像处理能力，能较好地满足高实时性要求，但能完成扩

2、展性强、成本低可裁剪的嵌入式智能设备。在项目开发初期本系统采用方案3，用JPEG压缩格式USB视频采集摄像头是由ZC301专用视频芯片构成，USB摄像头以其良好的性能和低廉的价格得到广泛应用，易于集成到嵌入式系统中。同时也可以节省开发成本、缩短开发周期。JPEG具有良好的静态图像效果，适合于视频处理，并且码流大小固定，带宽利用率高，可以满足我们系统的要求[12]。2.1.2微处理器和操作系统的选型2.1.2.1嵌入式微处理器[13,14]嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，它的选择关乎整个系统的优劣。嵌入式处理器的种类很多，目前主要的嵌入式处理器类

3、型有PowerPC、MIPS、ARM等，但ARM占据了绝对主流。与其他嵌入式处理器相比，ARM具有很多优点，比如体积小，功耗低，性能高，成本低，并提供丰富的片内外围控制电路。采用ARM内核的微处理器己经广泛应用于工业控制、无线通讯、网络应用、消费类电子产品。鉴于ARM微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展，ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是，由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构，几十个芯片生产厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给开发人员在选择方案时带一定的困难，所以，ARM芯片选择关乎系统的整体性能的好坏。以下从

4、应用的角度出发对在选择ARM微处理器时所应考虑的主要问题做一些简要的探讨。1)ARM微处理器内核的选择从前面所介绍的内容可知ARM微处理器包含一系列的内核结构，以适应同的应用领域。用户如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU(MemoryManagementUnit)功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。2)系统的工作频率系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。ARM7系5第2章系统技

5、术分析和总体设计列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHZ，常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz~133MHz，ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHZ~233MHZ，RM10最高可以达700MHZ。不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控制器可以分别为ARM核和USB、UART、DSP、音频等功能部件提供不频率的时钟。3)片内外围电路的选择除ARM微处理器核以外，几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片

6、之中，我们称之为片内外围电路，如USB接口、IIC接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC和DAC、DSP协处理器等，设计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。经过比较和研究，本文选用三星公司的s3c2410处理器，它采用ARM920T内核、工作速度快、性能可靠，是属于专门用于工业控制的ARM芯片。同时从芯片级扩展出来众多接口，比如USBHOST、USBDEVICE、串口、以太网接口等是进行通用性数据采集与传输终端设计的重要选型依据，满足了所需的通用性和易用性。2.1.2嵌入式操

7、作系统[15]嵌入式操作系统主要有Linux、PalmOS、WindowsCE、Linux、ECOS、uC/OS-II。高端嵌入式系统要求许多高级的功能，如图形用户界面和网络支持。很多高端RTOS供应商已经提供了这些功能，但其价格也很高端，一般人难以接受。微软的WindowsCE也有此类功能，却不具备大多数嵌入式系统要求的实时性能，而且难以移植，而嵌入式Linux操作系统以价格低廉、功能强大又易于移植而正在被广泛采用，成为新兴的力量。所以，众多商家纷纷转向了嵌入式Linux，嵌入式Linux有如下优势：2.1.2.1系统稳定Linux是源代码开放软

8、件，不存在黑箱技术。遍布全球的众多Linux爱好者又能给予Linux开发者强大的技术支持。因此Linux是所有PC操作系统