基于USB2.0的高分辨率数码摄像系统

摘要

目前，绝大多数数码摄像系统在摄像时的分辨率是比较低的，高分辨率（130万像素）的摄像系统很少，而且几乎都是基于IEEE-1394接口设计的，产品价格昂贵，使用不便。USB2.0协议的出现，使得基于USB2.0接口的高分辨率数码摄像系统成为可能。本文的目的就是要设计基于USB2.0接口的高分辨率（130万像素）数码摄像系统。 USB2.0协议是从USB1.0协议的基础上发展而来，其数据传输速度可高达480Mbps。由于USB2.0接口传输速度快、使用方便的特点，目前USB2.0接口已经在一些产品中得到了应用，新生产的微机主板都带有USB2.0接口。由于具有高速的数据传输特性，使得USB2.0接口非常适合用来设计高分辨率的数码摄像系统。 本文采用USB2.0控制器EZ-USB-FX2和图像传感器OV9620来设计该数码摄像系统，利用EZ-USB-FX2的“量子FIFO”的特性来实现130万像素动态图像的采集。本文详细分析了图像采集和重建的原理，论述了该高分辨率数码摄像系统的设计过程。主要包括系统的硬件设计、设备端固件程序设计和设备驱动程序设计。 该摄像系统的硬件电路设计主要包括USB接口相关电路、图像采集电路、电源系统电路和用于固件仿真的电路等。主要通过利用图像传感器的帧信号、行信号和像素点信号等控制信号来实现图像采集和传输。固件代码设计也是整个系统的重要组成部分，它要响应USB设备请求、设置图像传感器的寄存器以及当帧信号来时向主机发送帧标记。 本系统在优化软硬件设计的基础上，实现了在1280*1024分辨率时10fps的传输速度，图像显示稳定清晰，实现了预定的要求。本系统还编写了USB接口的视频流设备驱动程序，通过视频流设备驱动程序向用户提供标准的DirectShow的接口，用户可以利用DirectShow开发包来进行主机应用程序开发。