本文摘要：概要:讲解了AT91SAM7S64单片机的主要特点和性能，分析了使用该芯片增加及优化外围电路，提升精度、实时性和可靠性等方面的优势。侧重阐释了应用于该芯片构建红外掌控、自动摄像机的软、硬件设计方案，分析了为提升实时性而在软硬件设计方面所采行的措施。 随着社会经济的发展，人们活水平日益提升。如何确保财产安全性沦为社会广泛注目的热点问题。虽然各种报警设备黄泥人市场，但是其中有很多功能不完备，技术不成熟期，约将近有效地防盗的功效。

概要:讲解了AT91SAM7S64单片机的主要特点和性能，分析了使用该芯片增加及优化外围电路，提升精度、实时性和可靠性等方面的优势。侧重阐释了应用于该芯片构建红外掌控、自动摄像机的软、硬件设计方案，分析了为提升实时性而在软硬件设计方面所采行的措施。

随着社会经济的发展，人们活水平日益提升。如何确保财产安全性沦为社会广泛注目的热点问题。虽然各种报警设备黄泥人市场，但是其中有很多功能不完备，技术不成熟期，约将近有效地防盗的功效。

红外线报警系统是目前应用于较普遍的一种报警技术，通过单片机展开智能化掌控，大大提高了防盗的效率。单片机掌控的红外线报警系统其工作原理是使用红外传感器装置检测防区内人体移动电磁辐射的红外热能，专用红外传感处置集成电路对接管信号展开处置，传送给单片机控制器，单片机展开智能控制后，启动照相机展开照片。

该系统的特点是只要在警戒区空间或非对外开放时间观测到非法活动人体，就可以立刻启动系统展开自动报警。这种报警装置具备误报率较低、抗干扰能力强劲、附带多种功能用途、安全可靠、加装使用方便等特点，适合于家庭、办公室、商场、沿街店面、微型汽车、车库、仓库等场合应用于。红外线报警系统设计与视频采集卡等传统图像收集系统比起，嵌入式图像收集系统具备体积小、成本低、可靠性高等优点，在智能交通、远距离监控、计算机视觉等领域应用于普遍。

本文所设计的嵌入式图像收集系统是使用以ARM7为内核的AT91SAM7S64-AI作为主控芯片，掌控CMOS传感OV6620展开图像收集，然后由AT91SAM7S64-AI掌控再行将图像数据存放在进AT45DB041D中，最后将图像收集结果通过多种通信接口展开传输，该图像收集系统仅有用一个ARM芯片就构建了对OV6620的功能掌控、时序实时、数据采集与处置等功能，系统结构紧凑，功能强大。1AT91SAM7S64的特点　　AT91SAM7S64是Atmel公司的32位单片机，具备高性能、低功耗、加速USB2.0模块及非常丰富的外围模块资源等特点，是相连PC、手机等外设应用于的理想芯片。

AT91SAM7S64单片机使用纳瓦技术合乎业界对低功耗设计的拒绝。其工作电压范围为2.0V～5.0V之间。

当频率为32kHz、电压为2.0V时，工作电流典型值为8.5A，当频率为1MHz、电压为2.0V时，典型值为100A。当电压为2.0V时，看门狗定点电流典型值为1A[1-2]。

2硬件构成　　图像收集报警系统由红外报警电路、电源电路、USB模块电路、OV6620图像传感器收集电路、CPU模块电路、CPU外部EEPROM等电路构成，如图1右图。2.1处理器　　该系统处理器使用Atmel公司的AT91SAMS64芯片，与其他系列的单片机构建的电路比起，其外围拓展电路很少。报警系统中，与上位机的通信由USB已完成，该处理器构建了USB设备的端口，使它沦为相连外设的理想芯片，如PC机和手机等。

此外图像收集必须传输的数据量较小，AT91SAM7S64有64KB的高速Flash和16KB的SRAM，但在OV6620图像传感器倒数收集图像并传输数据时显著空间不充足，所以必须外接存储器展开数据存储。红外传感器在收集到红外感应器信号后经红外传感处理器处置后，输入信号，该信号由0V～3.3V的电压跳变可必要相连CPU，AT91SAM7S64经由标准化输入输出口接管到信号跳变后，通过I2C与图像传感器OV6620展开通信，提供图像，进而把图像通过8条并行接口返传授给CPU,并现金外接存储器中。

2.2红外信号处理　　红外信号处理部分使用BISS0001红外信号传感处理器，它是由运算放大器、电压较为器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参照电压源等包含的数模混合专用集成电路。可普遍应用于多种传感器和延时控制器。

BISS0001利用运算放大器OP1构成传感信号预处理电路，将信号缩放。然后耦合给运算放大器OP2，再行展开第二级缩放，同时将直流电位压低为VM（0.5VDD）后，送往有较为器COP1和COP2构成的双向鉴幅器，检测有效地启动时信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效地诱导1V的噪声阻碍，提升系统的可靠性[3]。在红外报警电路中，当红外传感器接管到信号后经BISS0001处置后由BISS0001的插槽2输入，在此芯片中由于信号输入时测量其插槽为3.3V故可将该插槽必要相连CPU。

红外信号传感电路其电路设计图如图2右图。2.3图像传感OV6620必须5V的平稳电压展开供电，它是彩色/黑白图像传感器，通过I2C与CPU之间展开通信，最低像素为352288帧速率为26fps，一帧2场，每秒大约为50场，即每20ms就有一幅图像产生。

它反对倒数和隔行2种扫瞄方式，CIF和QCIF两种图像格式，数据格式还包括YUV、YCrCb、RGB3种，需要符合一般图像收集的市场需求。OV6620内部有50个可编程寄存器，通过AT91SAM7S64的TWI协议对其展开设置，以中断方式实时图像数据输入OV6620的Y0～Y7地下通道输入的8位分段数据动态传输给CPU。2.4外存储器　　AT45DB041D是一款2.5V或2.7V、串行接口的Flash存储器，是各种数字语音、图像、程序代码和数据存储应用于的理想自由选择。AT45DB041D反对RapidS串行接口，限于于拒绝高速操作者的应用于。

RapidS串行接口相容SPI，最低频率平均66MHz。AT45DB041D的存储容量为4325376位，的组织形式为2048页，每页256或264字节。除了主存储器外，AT45DB041D还包括2个256/264字节的SRAM缓冲区。缓冲区容许在对主存储器的页面新的编程时接收数据，也可载入倒数的数据串。

通过独立国家的读-改为-写出3步操作者，可以精彩构建EEPROM建模（可设置成位或字节）。DataFlash通过RapidS串行接口顺序采访数据，而不像传统Flash存储器那样通过适配总线和并行接口随机存取。非常简单顺序采访机制很大地增加了有效地插槽的数量，不利于硬件布局，强化了系统可靠性，将转换噪音降到大于，为了构建非常简单的在系统反复编程，AT45DB041D并不需要低输出电压来反对编程。

AT45DB041D工作在独立国家的2.5V～3.6V或者2.7V～3.6V电压下，用作编程和加载操作者[4]。AT45DB041D可通过片中选插槽（/CS）使能，并通过3-wire模块采访，3-wire由串行输出（SI）、串行输入（SO）和串行时钟（SCK）构成。所有的编程和读取周期都遵循自时序。

3系统软件设计3.1系统软件的总体流程　　红外方式数字图像收集报警系统由红外传感器观测出有信号跳变通报CPU，从而掌控图像传感处理器。由于AT91SAM7S64有32个I/O服用端口故挑选其中一个端口PA18作为红外信号接管端口，在CPU中首先设置其为输出端口由于上电后其端口为高电平当红外接管信号启动时时经处置后是由低电平向高电平的跳变，所以在I/O端口处应是高电平向低电平的跳变，在芯片初始化后可通过PIO控制器插槽数据状态寄存器辨别PA18否为0。

若为0则掌控OV6620，否则不应之后辨别，直到端口为低电平为止，然后展开通信并设置OV6620，当其号召后展开图像提供，并把数据传输给外存储器。其系统主程序框图如图3右图。3.2图像传感处置3.2.1OV6620的寄存器设置　　TWI的数据发送到为单字节发送到OV6620功能寄存器的地址是0x00～0x50，其中不少是保有寄存器通过设置适当的寄存器，可以使OV6620工作于有所不同模式，在TWI数据发送到时由于从机地址与从机子地址的不存在所以不应在TWI_MMR中载入从机地址并设置内部地址长度，在TWI_IADR中载入从机子地址，由于TWI_THR留存发送到的数据为8位，故设置OV6620为低分辨率、曝光时间、自动白平衡和设置帧时钟周期，其控制程序如下：　　AT91_F_TWI_Write_Byte　　(constTWI_Mapped，OV6620_addr，0x14，0x20)　　AT91_F_TWI_Write_Byte　　(constTWI_Mapped，OV6620_addr，0x10，0x9A)　　AT91_F_TWI_Write_Byte　　(constTWI_Mapped，OV6620_addr，0x24，0x33)　　AT91_F_TWI_Write_Byte　　(constTWI_Mapped，OV6620_addr，0x25，0x97)　　AT91_F_TWI_Write_Byte　　(constTWI_Mapped，OV6620_addr，0x1，0x02)AT91_F_TWI_Write_Byte()为掌控设置寄存器函数，它的第1个参数是TWI的同构地址。

在AT91SAM7S64中的宏定义地址为0Xfffb8000，OV6620_addr为宏定义的从机芯片地址0XC016,第3个参数为OV6620的内部寄存器地址，第4个参数为适当的寄存器原作的值。3.2.2OV6620的收集过程　　OV6620有4个实时信号：VSYNC(横向实时信号)、FODD(奇数场实时信号)、HREF(水平实时信号)、PCLK(像素实时信号)。

当使用倒数扫瞄方式时，只用于VSYNC和HREF、PCLK3个实时信号[5-6]。AT91SAM7S64的1个外部中断插槽VSYNC信号的输出，适当的中断服务程序分别为VSYNC_IRQ()，HREF接AT91SAM7S64的普通I/O口。图像收集的过程为：都只TWI初始化0V6620后，使能VSYNC对应的中断，等候CPU加载一帧的图像在VSYNCIRQ()中断服务程序中辨别否已获得一帧图像数据。若不是，之后等候告诉几乎传输一帧图像数据为止。

已完成后把每接管到一帧的数据再行存储到外存储器中。3.2.3图像萃取过程　　图像萃取的过程为：当收集数据早已存放在外存储器中，利用CPU放入数据，再行传输给上位机。先对外存储器展开读书废黜，使外存储器的指针指向首地址，再行根据OV6620所输入RGB数据的格式展开加载。其中，萃取过程最重要的是OV6620所输入RGB数据格式，它影响到萃取图像的准确性。

本系统应用于的是8位输入，其数据格式如表格1右图。从表格1中可以显现出，第一行Y地下通道是违宪数据应当除去。从第二行开始加载，在一行之内，B、R数据只在奇次项经常出现，G数据只在偶次项经常出现。而在每一行内，偶数点的R数据、B数据可通过分别对其两侧的2个点的R和B数据欲平均值获得。

这样，一幅图像就萃取完了，可以必要存成二进制文件。4软件设计的难题与严重不足点由于AT91SAM7S64芯片的价格低廉,且在图像收集过程中消耗MCU的资源大,所以不免不存在某些资源受限的问题。在软件设计过程中程序空间严重不足是设计的瓶颈，此外在红外信号处理部分并不是无间断的倒数红外感应器而是必须间隔一段时间，但是间隔的时间大约为10s左右，考虑到该系统为报警防盗系统的实际情况其时间间隔不应在合理的范围内。

在图像传感及处置部分，图像的去噪尧黑线萃取等只在设置寄存器中大大试验从而超过最差的效果，并没在程序中自动已完成。所以在以上这些方面还必须不断完善。

本设计使用AT91SAM7S64单片机，它具备非常丰富的外设，同时构建了USB模块模块，增加了外围电路、减少了成本遥利用硬件平台。AT91SAM7S64和OV6620摄像头展开图像收集，以及将收集到的图像数据存储到外存储器、与普通的视频采集卡比起，该嵌入式图像收集系统很大地修改了系统结构，减少了系统设计成本，延长了开发周期曰图像数据的收集与处置皆由ARM芯片已完成，因而减少了数据货运过程中传输错误的几率，提升了系统的可靠性。参考文献[1]AT91SAM7S64datasheetAT91ATM/Thumb-basedmicro，controllers.2004.　　[2]马忠梅.AT91系列ARM核微控制器结构与研发[M].北京院航空航天大学出版社，2003.　　[3]陈永甫.红外观测与控制电路[M].北京:邮电出版社，2004.　　[4]AT45DB041DDataSheet.ATMELCorporation.2007.　　[5]吴晴，周建.嵌入式图像收集的系统的设计与构建[J].电子测量技术，2007,30(6):89-92.　　[6]OV6620DataSheet.OMNIVISIONTechnologiesInc.1999.。

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