基于usb20数字相机的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于usb20数字相机的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

上唯一的主人 (10)， USB设备仅仅响应主机请求。 USB主机通过主机控制器管理总线上的数据传输。 USB主机的功能如下 : 1)检测 USB设备的安装和拆卸。 2)管理在主机和 USB设备间的控制流。 3)管理在主机和 USB设备间的数据流。 4)收集状 态和动作信息。 5)提供电源给连接的 USB设备。 USB主机通常包括以下部分 :客户软件 (USB设备驱动程序和主机应用程序 )、 USB 系统软件 (USB总线驱动程序、主机控制器驱动程序和主机软件 )和 UBS主机控制器。 图 23显示了 UBS主机的软、硬件组成及它们之间的通信。 7 主 机 互 连客 户 软 件管 理 接 口I R P配 置U S B 驱 动程 序主 机软 件H C 驱 动 程 序U S B 系 统 管 理 管道主 机 控 制 器S I EU S B 总 线 接 口U S B 电 缆默 认 控 制 管 道 0一 组 管 道 图 23 USB主机的组成 8 系统的硬件构成 系统总体结构 [7]框图如图 24所示，系统主要 由 CMOS图像传感器芯片OV76可编程逻辑器件 EPM712数字信号处理器芯片 TMS320VC540 CY7C6801 SRAMCY7C104总线驱动器 HC244等构成。 USB 设备C P L DE M P 7 1 2 8S R A M C Y 7 C 1 0 4 1计 算 机U S B 2 . 0C Y 7 C 6 9 0 13图 像 传 感器O V 7 6 2 0D S PT M S 3 2 0V C 5 4 0 1H P I控 制 时序地 址 总线数 据 总 线控 制总 线控制线地址线总线缓冲HC244 图 24 图像采集系统结构框图 OV7620 OV7620[8]是美国 OmniVision公司推出的一款高集成度、中分辨率（ 640480）、逐行 /隔行扫描、彩 色 /黑白 CMOS数字图像传感器芯片 [19]。 它的数字视频口支持多种输出格式，包括： 60Hz 16位 /8 位 YCrCb 4:2:2格式， ZV口输出格式、 RGB原始数据 16位 /8 位输出格式和 CCIR601/CCIR656 格式。 输出帧频可于 30帧 /秒范围内编程。 OV7620内部集成 I2C总线兼容的 SCCB(Serial Camera Control Bus)接口，外部主机以此来操作芯片内部寄存器，对芯片的功能进行设置。 OV7620内部结构如图 25所示，其中 Y0~Y7为图像数据输出 Y线；UV0~UV7图像 数据输出 UV线； SDA为 I2C 总线数据线； SCL为 I2C 总线时钟线； FODD为奇场信号输出； HREF为行同步输出； VSYNC 为帧同步输出； PCLK为像素同步时钟输出； VTO 模拟视频输出； MID为多片应用允许； CS[2： 0]与Y Y Y7 复用，用于在芯片上电或复位时设置 SCCB总线地址。 9 模 拟 信 号 处 理 器列 选行选6 6 4 * 4 9 2像 素 列 阵视 频 时 序 产 生 电 路 曝 光 控 制黑 白 控制S C C B接 口寄 存 器 组曝 光 检 测白 电 平 衡检 测视 频 输 出 接口A DA Dm xm xm xR V OG Y OB U OR G BV C S A TV C G N TG A M M AV c S H RV r E QtgbYC bC rs v s c l kH R E FP C L KV S Y S CF O D DF R E ZS H S Y S CF S I NM I R P R O GA C C E NF Z E XA W BA W B T H /A W T MS I O 1S D AS I O 0S C LS B BU V [ 7 : 0 ]Y [ 7 : 0 ]D E N B 图 25 OV7620 内部结构 OV7620的数据输出时序如图 26所示： 10 V S Y N CH R E FP C L R CY [ 7 : 0 ] /U V [ 7 : 0 ]图图 26 OV7620 输出时序 CY7C68013[9]集成了 、 SIE(串行接口引擎 )、增强的 8051微控制器和可编程的外围接口。 FX2这种独创性结构可使数据传输速率达到480Mb/s，即。 在 FX2中，智能 SIE可以处理大部分 和 ，使得微控制器可以专注于应用功能，从而减少了开发时间和确保了 USB的兼容性。 GPIF(General Programmabale Interface)和主 /从端点 FIFO(8位或 16位数据总线 )为 ATA、 UTOPIA、 EPP、 PCMCIA和 DSP等提供了简单的无缝连接接口。 几 CY7C68013只支持两种传输速率 :全速 (Full speed)12Mb/s和高速 (High speed)480Mb/s，不支持低速 (Low speed)。 CY7C68013结构图如图 27所示 : 11 8 0 5 1 内 核1 2 / 2 4 / 4 8 M H z地址/数据总线I 2 C 总 线G P I F4 k bF I F O8 . 5 k bR A MU S BS I EU S B 2 . 0 收 发器1 6 / 82 4 M H z 晶 体X 2 . 0P L L/ 0 . 5/ 1 . 0/ 2 . 0I / O 接 口D +D +R D Y ( 6 ）C T L ( 6 )A D D R ( 9 )数 据 8地 址 1 6 图 27 CY7C68013 内部结构 12 第三章 系统硬件设计 系统总体方案与基本原理 整个图像采集系统主要由图像采集电路、 EEPROM、 USB接口芯片、电源转换电路等模块组成。 系统的原理框图如图 31所示。 光学镜头CMOS图像传感器USB 接口芯片PC机电源转换EPROM电源供电电路 图 31 系统原理框图 图像采集电路设计 本系统 [10]的图像采集工作 由光学镜头和图像传感器 OV7620完成。 图像传感器 OV7620与 EPM7128及 SRAM构成了前端数据采集电路，其具体连接关系如图 32所示。 O V 7 6 2 02 7 M H zE M P 7 1 2 8H C 2 4 4H C 2 4 4C Y 7 C 1 0 4 1D [ 1 5 : 8 ]D [ 7 : 0 ]Y [ 7 : 0 ]P C L KH R E FV S Y N CA [ 1 5 : 0 ]B H EB L EO E LO E HS C LS D A 图 32 数据存储接口 13 OV7620的 SCCB接口 SCL、 SDA两个引脚与的 I2C接口连接，由 CY7C68013 设置 OV7620工作于 8位总线模式。 图像数据通过输出线 Y[7:0]输出，将 Y[7:0]通过两片 HC244连入系统板的数据总线上，分别连接到 CY7C1041的数据总线高 8位和低 8位上。 帧同步信号 VSYNC 和行同步信号 HREF连接到 EPM7128的通用 I/O 引脚。 OV7620的 PCLK 引脚为像元同步时钟输出信号，连接到EPM7128的全局时钟引脚 GCLK1，作为全局时钟以保证 OV7620与 EPM7128的同步。 EEPROM电路设计 在本系统中，采用的是 I2C 总线上连接有 EEPROM[11]，且在 EEPROM中存放有固件和 VID/PID/DID。 如图 33所示 : 2 4 L C 6 4A 0A 1A 2V S SV C CW PS C LS D A12345678 图 33 24LC64 图 34 为 EERPMO 硬件电路。 14 A 0A 1A 2V S SV C CW P+ 3 . 3 V+ 3 . 3 V+ 3 . 3 VC 10 . 1 u F12345678S C LS D LR 1R 22 4 L C 6 4 图 34EEPROM电路 CY7C68013与 0V7620连接 CY7C68013使用其功能强大的 GPIF接口实现和 OV7620的无缝连接。 它们之间的连接如图 35: 图中几个主要的引脚说明如下 : Y[7:0]:8位图像数据输出 PCLK:像素时钟输出 VSYNC:垂直同步信号输出 HREF:水平同步信号输出 SI00:SCCB总线 的数据信号线 SI01:SCCB总线的时钟信号线 IFCLK:GPIF 接口的同步时钟信号 RDY[1:0]:GPIF 接口的准备输入线 15 C Y 7 C 6 8 0 1 3Y 7 [ : 0 ] P B [ 7 : 0 ] P L C K V S Y N C H R E F S I 0 0 S I 0 1R D Y 1S D AI F C L KR D Y 0S C LO V 7 6 2 0 图 35CY7C68013 与 OV7620 的连接 CY7C68013与 OV7620构成的数据通道的工作原理是 :首先， USB设备完成总线枚举和设备配置 (通过 I2C 总线对 OV7620的内部寄存器配置 )， OV7620完成配置后就进入工作状态，开始图像采集。 然后， CY7C68013通过 GPIF接口监测OV7620垂直同步信号 VSYNC 和水平同步信号 HREF 的变化，判断新的一帧是否开始。 新的一帧图像开始后，在同步时钟信号 PCLK 的作用下， CY7C68013通过数据总线 PB[7:0]将图像数据传送到 FIFO 中。 电源设计 模拟电源由电源芯片 LDI117[12]负责提供， LD1117总共四个引脚，其中两个接模拟地，并连接到 USB电缆的地线。 LD1117的连接如图 36所示。 L D 1 1 1 7CINCO U T 图 36 电源芯片 LD1117 连接方式 电源转换电路设计 16 整个硬件电路系统采用 USB总线供电。 也就是说，整个硬件电路的供电是主机 (PC 机 )通过 USB接口提供的，其提供的电压为 +5v，最大电流为 500mA。 硬件电路中 OV7620工作电压为 +5V，而 USB控制器 CY7C68013工作电压是+，因此必须通过电源转换芯片 LT1763CS8一 +5V的供电电压转换为+，从而适应整个硬件系统的需求。 图 37为电源转换电路。 图 37 电源转换电路 时钟电路的设计 时钟电路 [13]如图 37所示： X 1X 2 /C L K INQ 11 0 MC2 4 p f1C2 4 p f20 图 37 常见时钟设计的两种方法 ① 使用外部晶体振荡电路和内部振荡器。 晶体连接到单片机芯片的 X1 和 X2/CLKIN 引脚之间，通。