基于DSP TMS320VC5402的水表号码图像采集系统的研究

系统上电后，TMS320VC5416通过I2C总线对CMOS图像传感器OV7620的工作寄存器进行初始化设置，包括开窗大孝位置，场频，扫描方式等。OV7620即开始按要求采集并输出图像信号，包括行同步信号HREF、场同步信号VSYNC、像素时钟信号PCLK和图像信号，随后CMOS图像传感器OV7620在使能信号的控制下将采集到的图像存入TMS320VC5416中，完成图像的采集。

图像采集的关键是图像采集起始点的精确控制，本系统是在I2C总线模式下设置OV7620的内部寄存器实现各个同步信号极性的控制，VSYNC的上升沿表示一帧新图像的到来，HREF是水平同步信号，其上升沿表示一列图像数据的开始，PCLK是输出数据同步信号。HREF为高电平即可开始有效地数据采集，而PCLK下降沿的到来则表明数据的产生，PCLK每出现一个下降沿，系统便传输一位数据。HREF为高电平期间，系统共传输640位数据。即在一帧图像中，即VSYNC为低电平期间，HREF会出现480次高电平。而下一个VSYNC信号上升沿的到来则表明分辨率640×480的图像采集过程的结束。

4号码采集系统中软件设计

4.1通用I/O控制器和通用I/O状态寄存器配置

TMS320VC5416主机接口(HPI)用于在主从模式下，实现DSP与外部器件通信，它具有一个增强型HPI接口，该接口用8-bit数据总线(HD0-HD7)与主机交换信息[3]。通过设置通用I/O控制寄存器(GPIOCR)和通用I/O状态寄存器(GPIOSR)相应位，可以将HD0- HD7转换成通用I/O，再通过软件编程，实现与I2C总线的接口。相关的控制器如图3所示。

在本系统是将TMS320VC5416的HPIENA直接接地，这时HD7~HD0作为通用I/O口 使用，HD7 ~ HD0的输入输出状态由GPIOCR的相应位(DIR7~DIR0)控制，当DIRx为0时，HDx作为输入脚，当DIRx为1时，DIRx作为输出脚，GPIOSR中的I07 ~ I00作为对应的(HD7~HD0)输入输出数据位。

4.2 I2C总线简介

集成电路芯片间总线I2C [4](Inter – Integrated Circuit)是Philips公司提出的一种允许在简单的二线总线上工作的串行接口和软件协议，主要用于传感器与控制器件间的数据通信。

I2C总线上只有时钟SCL为高电平时的数据才有效，而且SDA上高/低电平的转换只能在SCL为低电平时完成;最后以Stop终止传输，释放总线。

4.3 软件编程实现HPI与I2C总线接口

首先设置寄存器，将相应的HPI接口改为通用的I/O口，然后通过软件编程实现I2C总线协议[5]，在此仅以I2C总线启动为例简单介绍说明如何实现的：(其中HD2为SDA,HD3为SCL)

4.4实验结果

为了测试系统的实际效果，本文采用普通的白炽灯为光源，CMOS图像传感器OV7620开窗为200×40情况下采集了水表号码图像，由图5可以看出所采集到的图像达到了设计要求，为后续图像的识别处理奠定了基础。

5 结论

系统选用具有图像开窗功能的CMOS数字图像传感器OV7620采集水表号码图像， OV7620内部集成了模数转换器A/D和视频时序产生电路，不但简化了硬件电路结构，降低了系统的成本，而且从640×480图像中截取200×40的有效图像，大大降低了图像的存储量和处理量，解决了信号处理器TMS320VC5416的存储空间不足的问题。

创新点：1.采用OV7620采集号码图像，简化了硬件电路 。

2.将TMS320VC5416的HPI接口改为通用I/O口，实现与I2C总线接口。

3.利用OV7620开窗功能实现图像的截取，解决TMS320VC5416存储空间不足的问题。