在智能儀器儀表和工業測控系統中圖像采集占據著重要地位。傳統的圖像采集系統大多采用PCI圖像采集卡進行圖像采集和微型計算機軟件進行圖像處理或采用單片機作為控制核心的設計方案。采用PCI圖像采集卡的設計方案致使系統體積龐大、成本高、攜帶不便，且因微型計算機總線插槽數目和采集卡通道數目有限，實現多點采集困難。而以單片機作為控制核心的設計方案由于單片機資源有限，但實現圖像采集需要大量的系統資源和強大的運算處理能力，因此難以實現。文中提出了一種基于ARM-Linux的實現方案，該方案利用MC9328Mxl微處理器的處理能力和ARM-Linux的系統資源。與采用傳統的方法實現的系統相比，提高了系統圖像數據的采集與處理能力，而整個系統速度快、功耗低、體積小、易于升級維護，可廣泛應用于嵌入式設備中。

l系統硬件設計

　　系統由MXl板、CMOS Sensor攝像頭、FLASH，Sdram，LcD組成，結構如圖1所示。

　　在系統中，CMOS Sensor攝像頭采集圖像信息，其控制由I2c總線來實現，圖像傳感器采集的數據以DMA方式傳送給MXl板，每幀為640×480 B。M xl板對接收到的數據進行處理之后，將其顯示在LCD上。

　　硬件平臺的設計遵循穩定性高、可擴展性好，具備一定的抗干擾能力和模塊化標準。系統選用MC9328MXl作為硬件平臺的主控芯片，該芯片為Motorola公司生產的基于ARM920T內核的RISC處理器。SDRAM選用Hynix HY57V281620A，他的存儲容量為4組×2 M×16 b，工作電壓3．3 V±O．3 V，16 b數據寬度，系統SDRAM總容量為32 M。FILASH選用Intel公司

　　E28f128，該芯片的單片存儲容量為16 M×16 b，工作電壓為2．7～3．6 V。液晶選用SHARP公司的HR-TFT，型號是LQO35Q7DB02，該液晶模塊是TFT型液晶，262 k色顯示。CMOS圖像傳感器采用0V7620，是由美國Omini-vision公司生產的一款高集成高分辨率圖像傳感器，他將所有攝像功能和矩陣處理功能都集成在片上，OV7620是完全可編程的數字單片攝像器件，其分辨率為640×480；支持8位或16位并行數字輸出；支持RGB原始數據輸出，數據格式為RGB 4：2：2［1］。

2系統軟件設計

　　整個系統軟件構建在嵌入式Linux的基礎之上。軟件平臺使用的ARM-Linux操作系統是由Linux一2．4．18內核打上patch-arm一2．4．18一rmk7．gz和patch-arm一2．4．18一rmk7一pre2．gz補丁后編譯而成。系統采用cramfs文件系統，該文件系統包括應用程序、模塊、配置文件和庫等。圖像的采集和顯示都建立在ARM-Linux內核之上。

2．1 系統軟件的實現原理

　　系統中圖像傳感器與MXl板的數據傳送采用I2C總線完成［2］。因此，需要編寫I2C總線驅動程序，實現讀／寫圖像傳感器內部寄存器功能，從而控制圖像傳感器的工作模式。然后，編寫圖像傳感器的驅動程序，設置DMA通道及中斷參數，使MXl以DMA方式獲取圖像傳感器采集的數據［2］。再編寫LCD驅動程序，并對LCD進行初始化，編寫基于MXl的應用程序，對獲得的原始數據進行處理，將處理后的數據在LCD上顯示，其軟件結構如圖2所示：

2．2設備驅動程序的設計

　　設備驅動程序是內核的一部分，是操作系統內核和機器硬件之間的接口，他由一組函數和一些私有數據組成，是連接應用程序與具體硬件的橋梁［3］。Linux的一個基本特點是他對硬件設備的管理抽象化，系統中的每一個設備都用一個特殊的文件來表示。所有的硬件設備都像普通的文件一樣看待，使用與操作系統相同的標準系統進行打開、讀寫和關閉。下面以I2C總線為例，說明如何來編寫驅動程序，其他設備驅動類似。MXl板上I2C總線驅動由I2C core與I2C總線適配器驅動完成。首先初始化I2C的工作模式，然后裝載I2C總線驅動，這需要2個結構模塊描述，struct i2c-adapter和struct i2c-algorithm。初始化i2c-adapter結構成員如下：

　　其中，name和id成員用來標識I2C適配器。結構體algo提供了I2C訪問總線的方法。algo-data提供了一個供algo使用的私有結構體指針，通常可用他保存操作I2C寄存器等的指針函數。inc-use和dec一use負責增減模塊加載的計數器。函數指針client-regester和client-unreg-ister的調用發生在當有新的I2C從設備驅動程序注冊或者注銷時，可用這個回調來檢測新的I2C從設備是否在總線上［4］。這個模塊并未提供讀寫函數，具體的讀寫方法由結構模塊struct i2c_algorithm提供。

　　Name和id成員用來標識此結構體。master-xfer是比較關鍵的結構，他定義了I2C上傳輸和接收數據的方法。smbus-xfer是使用SMBus標準傳輸數據的函數，可以設置為空(NULL)。slave-send和slave-reev是I2C適配器作為從設備時的發送和接收函數，algo-control負責定義設備私有的ioctl［4］。通過調用I2C core中的接口函數i2c_add-adapter將這2個模塊注冊到操作系統里，完成總線驅動的裝載。

3圖像數據的壓縮

　　MC9328MXl的CSI(CMOS SensorInterface)接口處理得到的一幀圖像數據較大，為了提高傳輸速率和適合應用中的遠程傳輸，在MXl端傳送數據前，需要將RGB數據通過適當的圖像壓縮處理。MC9328MXl芯片沒有集成硬件的圖像壓縮編碼器，但其主頻可達200 MHz，可以采用軟件的圖像壓縮方法。基于CPU的處理能力和提高

　　單幀采樣圖像的清晰度，采用基于離散余弦變換法(DCT) 的JPEG／MJPEG方式對圖像數據進行壓縮編碼［5］，減少了數據傳輸量，提高LCD每秒顯示圖像的幀數，使顯示的畫面更加流暢。

4 結 語

　　系統中在一次DMA請求時間內，主控制器能否確保請求得到響應并傳輸完成決定了整個系統的速率。該系統可進行單幅或連續圖像采集，每秒可采集圖像10幀。實驗表明系統適用于高質量實時圖像采集場所，具有很好的應用前景。