1、1毕 业 论 文简易数码相机设计系 别 电子信息工程系 专 业 电子信息工程 班 级 07 电本 1 班 学 号 学生姓名 指导教师（签名） 完成时间 年 月2摘要本文介绍了一种以 32位基于 ARM核心的 STM32F103VCT6微控制器设计的简易数码相机。该系统由基于 ARM 核心的微控制器系统、文件存储系统、触摸屏、DS1302 时钟芯片、TFT 液晶显示器、以 OV7725图像传感器为主的摄像系统等单元电路组成。该系统所用到的图像采集系统采用 OV7725 CMOS VGA图像传感器，利用 AL422 FIFO 数据缓冲存储器对图像数据进行采集。它的核心处理器采用价格低廉，性能可靠，
2、外设丰富的基于 ARM核心的微控制器。该系统主要工作原理是图像传感器将图像数据传输到 FIFO数据缓冲器，由微控制器采集数据缓冲器数据进行处理，分别实现图像在 TFT液晶屏显示和在 SD中存储的功能。研究表明该系统使用方便、简易快捷、性能可靠，可应用于娱乐、生活、监控等领域。在市场经济体制中，尤其在娱乐、生活的行业中，更省钱、省心，更能提高企业效率，降低了生产成本，带来更好的经济效益，可作为电子产品进行开发研制，具有很好的推广价值。关键词：ARM Cortex-M3 文件系统 图像传感器 触摸屏 FIFO3The Design Of Simple Digital CameraAbstractT
3、his paper introduces a ARM-based 32-bit STM32F103VCT6 MCU to design a simple camera. This system consists of ARM-based MCU system, File storage system, Touch screen, DS1302 Clock chip, TFT LCD, and by the main of OV7725 image sensor as a shooting systems unit circuit etc. What the use of the system
4、is the image acquired system which involves a CMOS VGA image sensor of the OV7725 Camera-Chip, and brings about AL422 FIFO data buffer memory using the image data acquired. The core controller with low price , reliable performance and rich peripheral resources of ARM-based MCU. The system press the
5、image sensor acquired image data to FIFO buffer, and the core controller processed image data to display on the TFT LCD or save in the SD card. The study shows that this system has the characteristics of easy to sue, easy and fast, reliable performance. And it can be used some social fields such as
6、entertainment, life, security, etc. In the market economic system, especially in the entertainment and life industry, Using it can be much more saving staffs, that you can not only save money but also meet less troubles Whats more, it can improve the companys efficiency, reduce the cost of productio
7、n, and bring economic benefits. So it can be used as the electronic product to make development. In my opinion, it has a good value of promotion.KEY WORD : ARM CORTEX-M3 FILE SYSTEM IMAGE SENSORTouch Screen FIFO4摘要本文介绍了一种以 32位基于 ARM核心的 STM32F103VCT6微控制器设计的简易数码相机。该系统由基于 ARM 核心的微控制器系统、文件存储系统、触摸屏、DS130
8、2 时钟芯片、TFT 液晶显示器、以 OV7725图像传感器为主的摄像系统等单元电路组成。该系统所用到的图像采集系统采用 OV7725 CMOS VGA图像传感器，利用 AL422 FIFO 数据缓冲存储器对图像数据进行采集。它的核心处理器采用价格低廉，性能可靠，外设丰富的基于 ARM核心的微控制器。该系统主要工作原理是图像传感器将图像数据传输到 FIFO数据缓冲器，由微控制器采集数据缓冲器数据进行处理，分别实现图像在 TFT液晶屏显示和在 SD中存储的功能。研究表明该系统使用方便、简易快捷、性能可靠，可应用于娱乐、生活、监控等领域。在市场经济体制中，尤其在娱乐、生活的行业中，更省钱、省心，更
9、能提高企业效率，降低了生产成本，带来更好的经济效益，可作为电子产品进行开发研制，具有很好的推广价值。关键词：ARM Cortex-M3 文件系统 图像传感器 触摸屏 FIFO5The Design Of Simple Digital CameraAbstractThis paper introduces a ARM-based 32-bit STM32F103VCT6 MCU to design a simple camera. This system consists of ARM-based MCU system, File storage system, Touch screen, DS
10、1302 Clock chip, TFT LCD, and by the main of OV7725 image sensor as a shooting systems unit circuit etc. What the use of the system is the image acquired system which involves a CMOS VGA image sensor of the OV7725 Camera-Chip, and brings about AL422 FIFO data buffer memory using the image data acqui
11、red. The core controller with low price , reliable performance and rich peripheral resources of ARM-based MCU. The system press the image sensor acquired image data to FIFO buffer, and the core controller processed image data to display on the TFT LCD or save in the SD card. The study shows that thi
12、s system has the characteristics of easy to sue, easy and fast, reliable performance. And it can be used some social fields such as entertainment, life, security, etc. In the market economic system, especially in the entertainment and life industry, Using it can be much more saving staffs, that you
13、can not only save money but also meet less troubles Whats more, it can improve the companys efficiency, reduce the cost of production, and bring economic benefits. So it can be used as the electronic product to make development. In my opinion, it has a good value of promotion.KEY WORD : ARM CORTEX-M
14、3 FILE SYSTEM IMAGE SENSORTouch Screen FIFO目 录目 录 16第一章 引 言 .21.1课题背景与来源 21.2课题意义 31.3课题设计内容和方案 4第二章 系统概述 .42.1系统组成 42.2系统的功能介绍及操作说明 5第三章 硬件组成与设计 63.1整体电路图 73.2电源电路 93.3主控芯片 93.4功能按键介绍 .103.5 TFT液晶显示器 .113.6触摸屏 .133.7图像采集模块 .183.8 SD卡 243.9 时钟、存储电路 293.10 USB2.0通信 .32第四章 软件设计 .384 主程序流程图 38第五章 系统测试与
15、分析 .415.1系统设计过程 .41第六章 结束语 .45参考文献 .46附录 .471 整体电路图 472 图像采集电路图 483 TFT液晶电路图 .48致谢 .49第一章 引 言1.1 课题背景与来源7单片机自问世以来，迄今已有三十年了，其产品琳琅满目，产家也众多纷纭，功能也是五花八门。由于单片机集成度高、功能强、可靠性好、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎是“无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已逐渐从面向工业控制、通讯、智能仪表等迅速发展到企业单位、家庭消费产品。然而随着科技的进步、自动化产业的要求越来越高，尤其在运行速
16、度快的领域，低端单片机已不能满足产品设计的要求。数码相机发展到今天，从应用层面可以说已进入商业化运营阶段。在数字时代来临之前，在生活中，人们为了留念美好的回忆，使用胶片相机拍照留念，胶片相机使用的储存方式直接将图像储存在胶卷上，再把胶卷送到照相洗印加工处将其打印出来。随着人们生活娱乐水平的提高，胶卷相机在市场上深受摄影爱好者的购买。但胶卷只能一次性使用、不易保存，并且照片张数有限，对于刚接触摄像的人，很容易使照片曝光，从而增加了成本。冲洗照片过程复杂、时间长，冲洗照片需要到特定的照相馆通过专业人士才能把照片冲洗出来，这给急需要照片的人带来了困难，而且对于现场拍摄的人员无法清晰的查看当时所拍摄的
17、照片是否符合标准、是否满足摄像者的要求。由于种种原因使得胶卷相机已经不能满足摄影爱好者的要求。随着数码时代的到来，为了满足摄影者要求，数码相机逐渐进入人们的眼球，把人们带入了另一个崭新的摄影空间。数码相机使用固定的图像传感器，将拍摄到的景物转换以数字格式存放的图像，图像存储到可重复的存储卡或者其他介质上，存储介质容量大小不同，从而使得拍摄的照片张数也是可以变动的，摄影爱好者不再被照片数量有限、成本大的问题所困扰，从而摆脱了胶卷相机带来的烦恼，这样大大满足了摄影爱好者的要求。1.2 课题意义 8如今数码相机已畅销消费电子市场，由于数码相机采用了尖端技术和高端设备，在市场上，部分数码相机功能还不够
18、完善，功能完善的数码相机价格昂贵，使得部分摄影爱好者可望而不可及。因此，设计一种简单实用、功能俱全、性能稳定具有良好性能价格比的简易数码相机是可以的。最近几年，基于从 ARMv6开始的新设计理念，ARM 进一步扩展了它的 CPU设计，成果就是 ARMv7架构的闪亮登场，其中 Cortex系列 M3认准了旧世代单片机的应用而量身定制。在这些应用中，尤其是对于实时控制系统，低成本、低功耗、极速中断反应以及高处理效率领域，Cortex-M3 都能担当此任。ARM Cortex-M3 MCU应用领域逐步扩大，且价格便宜，所以选择由 ARM Cortex-M3 MCU 来设计完成简易数码相机。胶卷相机具
19、有瞬间捕捉功能，在数码相机出现之前深受人们的欢迎，但由于胶卷原因，在大场合需要到大数量胶卷，携带不方便，而且对于摄影新手，往往因为拍照技术有限，从而浪费了很多胶卷，降低了拍照的成功率，增加了成本。数码相机克服了这个困难，将图像以数字格式储存在可重复使用的介质上，便于保存和打印。但市场上的数码相机价格，使人只可远观而不能亵渎，为了满足部分人群的要求，研究出一款良好性价比的数码相机是必要的，本设计采用最新推出 ARM Cortex-M3内核的 STM32F103VCT6进行设计，大大降低了控制芯片成本，通过微控制器自带 USB2.0全速通信接口，直接与 PC机进行通信，将 SD卡中数据内容上传到
20、PC机上，避免了使用读卡器的烦恼。1.3 课题设计内容和方案设计一个简易数码相机，包含以下主要功能：1.通信：系统通过 USB2.0连接 PC机，可查看 SD卡中内容2.显示：将采集的图像快速的显示在液晶屏上，实时采集性3.时钟：通过时钟芯片，显示时间并准确地记录照片拍摄的时间4.存储：将拍摄的照片以 BMP格式存储到 SD中5.浏览：系统可以浏览 SD卡的图片，可以进行打开、删除6.触摸：人机交流工程均由触摸屏来完成第二章 系统概述92.1 系统组成整个系统以 STM32F103VCT6微控制器作为主处理芯片，对输入、输出设备进行控制，展开外围功能。本系统主要由以几个模块组成：微控制器系统（
21、USB2.0 全速接口） 、TFT 显示、图像采集电路、触摸屏功能、SD 存储、时钟及数据记录模块、LED 及电机控制模块等。系统图框如图 2 所示：图 2 系统组成框图2.2 系统的功能介绍及操作说明本系统的特点和可实现的功能以及具体的操作说明主要有：1、人机交流操作，均由触摸屏完成。2、系统上电后，初始化由进度条显示，通过触摸屏进入主操作界面。3、主操作界面以图标形式展示，分别触摸各自图标可以进入各自子操作界面。主操作界面有时间显示、声音开关，可以查看年、月、日、时、分、秒、星期，也可以通过触摸屏对时间进行设置调整， 。4、进入 My system界面，可显示控制器型号、文件系统、SD 卡
22、容量等。5、进入 My camera界面，需连接图像传感器模块，点击相应触摸按钮，STM32F103VCT6微控制器图像采集LCD 显示触摸屏 时钟及数据记 录SD 卡指示灯及电机控制USB2.0 通信10可拍摄照片，对摄像头进行拉伸进行聚焦，拍照模式可以选择古典、淡蓝、彩色。拍摄照片时，指示灯会闪烁。6、进入 USB界面，需连接 PC机，否则无法进入此功能。USB 自动检测，可对 SD 卡内的任何文件进行打开、删除、储存等。7、进入 Picture界面，需插入 SD卡。对 SD卡内的 BMP格式图片进行浏览，在 LCD界面生成图片列表，通过触摸按钮可以上下选择图片并进行打开。打开显示图片后，
23、可以上下浏览图片并且可以删除图片。8、复用三个机械按键，分别用于拍摄、镜头拉近、镜头伸出，在拍摄照片时，更人性化。11第三章 硬件组成与设计硬件设计包括整个系统的电路图，以及各个模块的详细电路图和其功能，涉及到的一些芯片的详细资料。下面将整个系统从整体到局部分别做个介绍，首先介绍的是整体电路图，然后再对各个模块单独介绍。3.1 整体电路图 整体电路图如下图图 3-1 所示。电路图设计比较复杂，首先数码相机属于手持消费电子，既要考虑 PCB板的体积大小，也要考虑到高频电路布线的注意事项。其次，整个电路系统必须符合低功耗，否则整个系统无法在低能源下长久工作。经过几个方案的比较最终采用了 32位基于
24、 ARM 核心的微控制器 STM32F103VCT6为主控制器，其他外围设备也选择了能在 3.3V 电压下正常工作的芯片模块。其中，串口转换芯片选择 3.0V5.5V、低功耗的、提升到 1Mbps的 MAX3232，串口不仅可以用来进行程序调试，最主要的功能：利用下载软件通过串口进行下载执行程序。下面就依次介绍电源电路，主控芯片，功能按键介绍，TFT 液晶显示器，触摸屏，图像采集模块和时钟、存储模块。12图 3-1 整体电路图133.2 电源电路整个系统属于低功耗系统，因此电源模块无需使用大功率供电，电源可以直接使用干电池供电，考虑到用于聚焦的减速直流电机工作电压在 5V DC左右，而主控制器
25、及其他外围器件均工作在 2.7V3.7V DC之间，总体考虑可以使用 4节 1.5V的干电池作为电源，因会使用到 USB接口，直接使用主机电源供电，电源入口首先使用 100uF的电解电容除去直流电源的低频噪声，0.1uF 独石电容除去高频噪声，从而起到稳定电压的作用。稳定电压经过 AMS1117-3.3V低压线性稳压器，输出电流能达到 1A，满足了整个系统的电流要求，稳压器输出再次使用一个 100uF的电解电容和 0.1uF的独石电容进行高、低频滤波，便可以得到使系统正常工作的稳定电压，具体电路如图 3-2：图 3-2 电源电路图3.3 主控芯片单片机是电子设计中经常用到的主控芯片，也是大家比
26、较熟悉的芯片，本系统设计中采用的是意法半导体公司生产的型号为STM32F103VCT6的微控制器，它是32位基于ARM核心的控制器，具有256K 字节的闪存程序存储器。STM32F103x是意法半导体公司生产的基于ARMCortex-M3处理器核的微控制器。Cortex-M3是基于ARMv7-M体系结构的32位标准处理器，具有低功耗、少门数、短中断延迟、低调试成本等众多优点。它是专门为在微控制器系统、汽车电控系统、工业控制系统和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用领域实现高系统性能而设计的，大大简化了编程的复杂性，集高性能、低功耗、低成本于一体。STM32F103x微控制器采用了先进的 Co
27、rtex-14M3内核结构，具有丰富的性能出众的片上外设，包括16通道的12位AD转换器、7通道的DMA控制器、16位定时器、USART接口、 CAN接口(20B)和USB20全速接口(12 Mbps)等。在系统存储区内存放着内嵌的自举程序，由ST在生产线上写入，用于通过可用的串行接口对闪存存储器进行重新编程。本系统使用的主控芯片封装为LQFP100，体积小，适合手持消费电子。单片机的引脚图如图 3-3图 3-3 单片机引脚图3.4 功能按键介绍功能按键主要有 3个，本系统人机交流过程均通过触摸屏完成，三个机械按键在 CAMERA界面下主要起到复用的功能，因在拍摄过程中，考虑到部分人员不方便使
28、用到触摸屏，因此 S4键的功能：拍摄，S2、S3 键的功能：聚焦。153.5 TFT 液晶显示器在应用系统中，为了设计出更直观、更人性化的产品，设计者通常在产品上加上指示灯或者显示器，如数码管、单色液晶屏，然而此类显示体积大、颜色单一乏味，不能满足色彩多样的显示。相对而言，TFT 液晶显示器显得格外的占优势。TFT 液晶显示器，价格合理，外观漂亮，更节约电能，显示功能也更强大，因而设计选用 TFT液晶显示器。液晶显示屏以其低功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、使用方便等诸多优点，在仪器仪表、电子设备、家用电器等低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。3.5.1 电路设计本设计中用到的液晶为 3
29、.2寸 TFT液晶显示器，驱动芯片使用 ILI9320控制器，显示范围 320X240，26 万色彩，标准 i80时序，16 位并行接口。单片机控制接口，只需 5个控制 IO口和 16个数据 IO口，即完成液晶的显示过程。TFT 液晶显示亮度及对比度，直接由 ILI9320的显示寄存器和电源寄存器设置，无须添加复杂的外围电路。引脚图如下图图 3-5-1所示：图 3-5-1 TFT液晶显示器引脚图163.5.2 TFT 液晶引脚及其功能介绍TFT液晶共 25个引脚，各个引脚功能如下：第 1、25 脚：VSS 为地电源。第 2、3 脚：VDD 接 3.3V正电源。第 4脚：CS 为片选信号，低电平
30、时选择和允许访问 ILI9320、高电平时禁止访问 ILI9320第 5脚：RS 为寄存器选择信号，低电平时选择命令或状态寄存器、高电平时选择控制寄存器。第 6脚：WR 为写信号线，低电平时进行写操作。当 RS和 WR共同为低电平时可以写入控制指令，当 RS为高电平 WR为低电平时可以写入数据。第 7脚：RD 为读信号线，低电平时进行读操作。当 RS为高电平 WR为低电平时可以读出数据。第 8脚：RESET 为复位端，低电平时对 ILI9320控制器复位到初始化。 第 924 脚：DB00DB15 为 16位双向数据线，进行数据传输。ILI9320一共提供了 18位双向数据线，在设计应用中只用
31、了 16位数据线，刚好符合 RGB(565)格式。I80 18位/16 位系统总线，写寄存器时序图如图 3-5-2：图 3-5-2 ILI9320写寄存器时序图I80 18位/16 位系统总线，读寄存器时序图如图 3-5-3：17图 3-5-3 ILI9320读寄存器时序图3.6 触摸屏本设计用到的触摸屏大小为 3.2寸，与 3.2寸 TFT液晶显示屏配套，属于电阻式触摸屏，电 阻 式 触 摸 屏 和 控 制 系 统 都 比 较 便 宜 ， 反 应 灵 敏 度 也很 好 ， 是 一 种 对 外 界 完 全 隔 离 的 工 作 环 境 ， 不 怕 灰 尘 和 水 汽 ， 能 适 应 各种 恶 劣
32、 的 环 境 。 它 可 以 用 任 何 物 体 来 触 摸 ,稳 定 性 能 较 好 。 采 用 专 业 触摸 屏 控 制 芯 片 ADS7843 对 触 摸 点 进 行 采 集 ， 将 触 摸 屏 模 拟 量 转 换 成 数 字量 ， 单 片 机 通 过 简 单 的 数 据 端 口 便 可 以 与 ADS7843 通 信 采 集 到 触 摸 点 。3.6.1 触摸屏原理触 摸 屏 包 含 上 下 叠 合 的 两 个 透 明 层 ， 四 线 和 八 线 触 摸 屏 由 两 层 具 有相 同 表 面 电 阻 的 透 明 阻 性 材 料 组 成 ， 五 线 和 七 线 触 摸 屏 由 一 个 阻
33、 性 层 和一 个 导 电 层 组 成 ， 通 常 还 要 用 一 种 弹 性 材 料 来 将 两 层 隔 开 。 当 触 摸 屏 表面 受 到 的 压 力 (如 通 过 笔 尖 或 手 指 进 行 按 压 )足 够 大 时 ， 顶 层 与 底 层 之 间会 产 生 接 触 。 所 有 的 电 阻 式 触 摸 屏 都 采 用 分 压 器 原 理 来 产 生 代 表 X 坐标 和 Y 坐 标 的 电 压 。 如 图 3， 分 压 器 是 通 过 将 两 个 电 阻 进 行 串 联 来 实 现的 。 上 面 的 电 阻 (R1)连 接 正 参 考 电 压 (VREF)， 下 面 的 电 阻 (R2
34、)接 地 。两 个 电 阻 连 接 点 处 的 电 压 测 量 值 与 下 面 那 个 电 阻 的 阻 值 成 正 比 。 为 了在 电 阻 式 触 摸 屏 上 的 特 定 方 向 测 量 一 个 坐 标 ， 需 要 对 一 个 阻 性 层 进 行 偏置 ： 将 它 的 一 边 接 VREF， 另 一 边 接 地 。 同 时 ， 将 未 偏 置 的 那 一 层 连 接 到一 个 ADC 的 高 阻 抗 输 入 端 。 当 触 摸 屏 上 的 压 力 足 够 大 ， 使 两 层 之 间 发 生接 触 时 ， 电 阻 性 表 面 被 分 隔 为 两 个 电 阻 。 它 们 的 阻 值 与 触 摸
35、点 到 偏 置 边缘 的 距 离 成 正 比 。 触 摸 点 与 接 地 边 之 间 的 电 阻 相 当 于 分 压 器 中 下 面 的 那18个 电 阻 。 因 此 ， 在 未 偏 置 层 上 测 得 的 电 压 与 触 摸 点 到 接 地 边 之 间 的 距 离成 正 比 。 触 摸 屏 原 理 图 如 图 3-6-1：图 3-6-1 触摸屏原理图本设计使用的是四线触摸屏，原理如图 3-6-2：图 3-6-2 四线触摸屏原理图3.6.2 ADS7843 简介及功能介绍ADS7843是 Burn-Brown公司生产的专门于四线电阻触摸屏数模转换芯片，内部有一个多通道内置 12位模数转换、低导
36、通电阻模拟开关的串行接口芯片。工作电压 2.75.0V。在 125KHz传输频率和+2.7V 电源供电下，典型功耗值为 750W。该参考电压（VREF）可在 1V和+Vcc 之间变化，提供相应的输入电压范围为 0V至 VREF。该器件包括一个典型的关机模式可降低功耗到 0.5W。ADS7843 可操作在低至 2.7V 下。低功耗，高速度，以及板载开关使得在电池供电系统里使用 ADS7843更为合理，例如电阻式触摸屏和其它便携式设备。该 ADS7843是在一个采用 SSOP - 16封装，在-40至+85温度范围。它通过标准 SPI协议和 CPU通信，操作简单，精度高。19图 3-6-3 ADS
37、7843内部电路图一、ADS7843 引脚及其功能：ADS7843共有 16个引脚，如图图 3-6-4：图 3-6-4 ADS7843引脚图二、引脚描述：电源(+Vcc，GND)：电源供应，2.7V5.0V，电源端使用 0.1uF电容对高频噪声进行滤波。电压参考(VREF)： 参考电压输入。参考电压的稳定，直接影响到触摸20屏电压的采集。同样使用一个 0.1uF电容进行滤波。模拟输入(X+,Y+,X-,Y-): X,Y 坐标输入，即 ADC通道 1和通道 2。附加模拟输入(IN3,IN4)： 附加模拟输入 1，输入 2，即 ADC通道 3和通道 4.中断输出 (/PENIRQ)： 中断输出端（
38、外部需要加上一个 10K 至100K 的上拉电阻） 。数据输出(DOUT)： 串行数据输出。数据输出在 DCLK下降沿时有效。当 CS为高电平时，输出为高阻抗。忙标志(BUSY)： 系统忙输出端当 CS为高电平时，输出为高阻抗。数据输入(DIN)： 串行数据输入。如果 CS为低电平，数据输入在 DCLK上升沿有效。片选信号(/CS)： 片选信号输入端。控制转换时间和使能串行输入、输出寄存器。数据时钟(DCLK)： 外部时钟输入。时钟工作用于 SAR转换程序和同步串行输入、输出数据。三、ADS7843 与单片机通信连接单片机与 ADS7843通信，只需使用到 5个 IO口，其中包括串行数据输入(
39、DIN)、串行数据输出(DOUT)、时钟(DCLK)、片选端(/CS)、中断输出端(/PENIRQ)。当触摸屏被按下时（即有触摸事件发生） ，则 ADS7843向主控芯片发中断请求，主控芯片设置 PA3管脚作为输入，下降沿触发外部中断。典型电路图如图 3-6-5：图 3-6-5 ADS7843典型应用图21四、ADS7843 控制字及数字传输格式ADS7843的控制字如表 3-6-6: Bit 7(MSB)Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0(LSB)S A2 A1 A0 MODE SER/DFR PD1 PD0表 3-6-6 ADS7843控制字
40、其中 S为数据传输起始标志位，该位必为“1“。A2A0 进行通道选择如图 3-6-7、图 3-6-8：图 3-6-7 当 SER/DFR为 0，ADS7843 通道选择图 3-6-8 当 SER/DFR为 1，ADS7843 通道选择MODE用来选择 A/D转换的精度：“1“选择 8位，“0“选择 12位。SER/DFR选择参考电压的输入模式。PD1、PD0 选择省电模式：“00“省电模式允许，在两次 A/D转换之间掉电，且中断允许；“01“同“00“，只是不允许中断；“10“保留；“11“禁止省电模式。为了完成一次电极电压切换和 A/D转换，需要先通过串口往 ADS7843发送控制字，转换完
41、成后再通过串口读出电压转换值。标准的一次转换需要 24个时钟周期，如图 3-6-9。由于串口支持双向同时进行传送，并且在一次读数与下一次发控制字之间可以重叠，所以转换速率可以提高到每次16个时钟周期。如果条件允许，CPU 可以产生 15个 CLK的话(比如 FPGAs和 ASICs),转换速率还可以提高到每次 15个时钟周期。22图 3-6-9 AD转换时序（每次转换需要 24个时间周期）由于 ADS7843触摸屏专业控制芯片采集速度快，在现实应用中，难免会出现数据转换采集的误差，所以在软件设计中，必须对 ADS7843采集的数字量进行数字滤波，这样才能保证触摸点准确无误的采集。3.7 图像采
42、集模块图像采集模块需要用到感光器件，感光器件是数码相机的核心部件，与传统相机相比，传统相机使用胶卷作为其记录信息的载体，而数码相机的胶卷就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。感光器件是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的 CCD（电荷藕合）元件；另一种是 CMOS（互补金属氧化物导体）器件。 由两种感光器件的工作原理可以看出，CCD 的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型 CCD，价格非常高昂。 在相同分辨率下，C
43、MOS价格比 CCD便宜，但是 CMOS器件产生的图像质量相比 CCD来说要低一些。CMOS 影像传感器的优点之一是电源消耗量比 CCD低，CCD 为提供优异的影像品质，付出代价即是较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果。但 CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用 3.3V的电源即可驱动，电源消耗量比CCD低。CMOS 影像传感器的另一优点，是与周边电路的整合性高，可将 ADC23与讯号处理器整合在一起，使体积大幅缩小，例如，CMOS 影像传感器只需一组电源，CCD 却需三或四组电源，由于 ADC与讯号处理器的制程与 CCD不同，要缩
44、小 CCD套件的体积很困难。在功耗和价格方面考虑，本设计采用了低功耗、价格合理的 CMOS图像传感器，型号为 OV7725。3.7.1 电路设计图像采集模块设计比较复杂，调试起来也比较麻烦，而且很容易受到高频信号的干扰，图像转换为数字量后，要实时在 TFT液晶显示器上显示图像，由于数据量大，必须高速传输数据，每一幅图像的每个数据都是缺一不可的，因此要确保数据在高速传输过程中，能够准确的读取，才能达到实时性标准。在此模块中，使用 OV7725 COMS VGA 图像传感器采集图像，利用 AL422 FIFO数据缓冲器对 OV7725输出的数据进行存储，从而解决了采集速度不够高，高速传输总出现数据
45、为被读取的问题。如图 3-7-1：图 3-7-1 图像采集模块电路24图像采集模块需要提供一个高速的时钟，才能使图像传感器将采集的模拟量转换为数字量，而 STM32F103X系列微控制器正好有时钟输出功能，微控制器允许时钟信号到外部 MCO引脚。共有以下四个时钟信号可被选作MCO时钟：系统时钟（SYSCLK） 、片内时钟（HSI） 、片外时钟（HSE） 、除 2的 PLL时钟。时钟的选择由时钟配置寄存器（RCC_CFGR）中的 MCO2:0位控制。本设计使用了片外时钟（HSE）作为图像采集模块的时钟，即外部晶振 8MHz。3.7.2 OV7725 简介OV7725 CAMERACHIP-TM图
46、像传感器，体积小、工作电压低，提供单片 VGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过 SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率 8 位影响数据。该产品 VGA图像最高达到 60帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过 SCCB接口编程。OmmiVision 图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。功能特性： 高灵敏度适合低照度应用 标准的 SCCB接口，兼容 I2C接口 RawRGB,RGB(GRB4:2
47、:2,RGB565/555/444),YUV(4:2:2)和YCbCr(4:2:2)输出格式 支持 VGA,QVGA,和从 CIF到 40x30的各种尺寸 VarioPixel 子采样方式 自动影响控制功能包括：自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡，自动消除灯光条纹、自动黑电平校准.图像质量控制包括色饱和度、色相、伽玛、锐度和 ANTI_BLOOM ISP 具有消除噪声和坏点补偿功能 镜头失光补偿 饱和度自动调节（UV 调整） 边缘增强自动调节 降噪自动调节OV7725图像传感器引脚如下图图 3-7-2：25图 3-7-2 OV7725图像传感器引脚引脚描述如下：ADVDD、ADGND：AD
48、C 电源、ADC 地AVDD、AGND：模拟电源、模拟地DVDD：数字电源DOVDD、DOGND：I/O 电源（1.7V3.3V） 、数字地D0D9：数据位 09RSTB：系统输入复位，低电平有效VREFH：电压参考，用 0.1uF电容与地相接FSIN：SCL：SCCB 时钟口SDA：SCCB 数据口VREFN：电压参考，用 0.1uF电容与地相接HREF：行同步PWDN：POWER DOWN 模式选择 0：工作 1：POWER DOWNVSYNC：帧同步PCLK：像素时钟XCLK：系统输入时钟3.7.3 AL422 存储器AL422是由 AverLogic公司推出的视频帧存储器，存储容量为
49、384k x 8Bits，存储结构为先进先出(FIFO)，因而其接口非常简单，容量很大、并26且可存储一帧图像的完整信息的帧存储器芯片。AL422 的工作频率可达50MHz。该芯片主要特点如下：具有 384 k x 8 Bits FIFO，支持 VGA, CLLR , NTSC , PAL和HDTV分辨率;可进行独立的读/ 写操作( 可接受不同的 1 / 0数据率) ;可高速异步串行存取， 读写时钟周期为 2 0 n s ; 内含输出使能控制， 并能够自行刷新数据;工作电压为 5 V或 3 . 3 V，采用标准的 2 8 脚 S O P封装AL422存储器引脚图如图 3-7-3：图 3-7-3 AL422存储器引脚图AL422存储器共有 28个引脚功能描述如下： DI7DI0：数据输人脚，当 WE为低电平时，数据在 WCK的上升沿输人。DO7DO0：数据输出脚，当 RE为低电平时，数据在 RCK的上升沿被读出。WCK: 写时钟信号输人，写数据输入与此时钟信号同步，当 WE为低电平时，写数据在 WCK的上升沿输人，随着时钟信号输人的增加，内部写地址指针计数器自动
