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基于STM32的图像采集与显示系统的设计与实现张勇强;阳泳;余建坤【摘要】图像显示与图像采集技术的发展与广泛运用使得人们的生活与工作简便、快捷.针对图像采集与图像显示技术的研究具有重要的社会价值和经济价值,图像采集与显示系统最为重要的就是图像的处理能力与显示清晰度的,基于这两点问题,本文就以STM32F4系列单片机作为主控处理芯片、图像采集则是使用OV7670摄头模块,将采集图片存储在AL422芯片中并且其通过3.5寸的TFT液晶显示屏显示出来,期望对图像采集与显示技术的研究有所帮助.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P34-36)【关键词】图像采集与显示;stm32F4单片机;ov7670摄像头模块;AL422芯片【作者】张勇强;阳泳;余建坤【作者单位】邵阳学院信息工程系;邵阳学院信息工程系;邵阳学院信息工程系【正文语种】中文随着对图像采集技术与图像显示技术的研究，图像采集与显示系统在各个领域中得到了广泛运用，例如运用在社会社交、安防领域、远程医疗及实时监控等各个方面，所以针对摄像头图像采集与显示技术具有重要意义，而且其在未来拥有广泛的应用市场和发展前景。
本文就使用STM32F4单片机所设计的简易图像采集系统为例子进行详细的分析与论述，本系统核心在于通过OV7670摄像头采集图像数据，在通过STM32处理相应的数据，主要是以软件的处理图像数据以及将其通过TFT液晶屏显示出来。
系统控制核心以STM32高位单片机来控制，通过软件编程来控制OV7670摄像头模块的内部参数来实现其采集图像数据，摄像头将采集的图像信息转化成为数字信号以帧的形式存储在AL422芯中，而单片机通过控制IO读取的Al422里面的帧数据，之后通过相应的帧处理算法将数据显示的TFT液晶屏上，所以本次系统主要分为图像采集模块、图像存储模块、数据处理模块以及数据显示模块等四个模块，以下是每个模块具体分析。
学校代号***** 学号********** 分类号TP18 密级公开硕士学位论文基于ARM9的图像采集系统的研究学位申请人姓名刘白皓培养单位长沙理工大学导师姓名及职称黄敏副教授学科专业通信与信息系统研究方向嵌入式系统论文提交日期2011年3月学校代号：10536学号：0810801515密级：公开长沙理工大学硕士学位论文基于ARM9的图像采集系统的研究学位申请人姓名刘白皓导师姓名及职称黄敏副教授培养单位长沙理工大学专业名称通信与信息系统论文提交日期2011年3月论文答辩日期2011年5月答辩委员会主席车生兵教授The Design of Image Acquisition System Based on ARM9ByLIU BaihaoB.E.( Anhui University of Architecture) 2008A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the degree ofMaster of EngineeringinCommunication and Information SysteminChangsha University of Science & TechnologySupervisorProfessor Huang MinMarch, 2011长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
嵌入式系统课程设计题目1.ARM系统在LED显示屏中的应用（利用ARM系统控制彩色LED显示屏）2.ARM－Linux 嵌入式系统在农业大棚中的应用（温度、湿度和二氧化碳浓度是影响棚栽农作物生长的3 大要素。
为了实现农业大棚中这3 种要素数据的远程实时采集,引入了当前嵌入式应用中较为成熟的ARM9 微处理器和Linux 嵌入式操作系统技术, 采用温度传感器PH100TMPA、湿度传感器HM1500 和二氧化碳浓度传感器NAP221A ,设计一种基于TCP/ IP 协议的嵌入式远程实时数据采集系统方案。
从硬件设计和软件实现2方面对该系统进行具体设计。
）3.ARM 嵌入式处理器在智能仪器中的应用（设计一种基于ARM 嵌入式处理器系统的智能仪器的硬件和软件设计方案, 并结合uc/o s2II或者Linux嵌入式实时操作系统, 给出一套完整的任务调度和管理的方法, 最后用实例说明）4.ARM系统在汽车制动性能测试系统中的应用（采用ARM系统构建一个路试法的汽车制动性能测试系统）5.ARM 嵌入式控制器在印染设备监控中的应用（针对拉幅热定型机,设计一种基于485 总线的分布式监控系统。
用ARM 嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC 机上用VB6. 0 设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC 机之间的数据通信。
）6.基于ARM系统的公交车多功能终端的设计（完成电子收费、报站、GPS定位等功能）7.基于ARM9的双CAN总线通信系统的设计（设计一种基于ARM9内核微处理器的双路CAN总线通信系统。
完成系统的总体结构、部分硬件的设计,系统嵌入式软件的设计,包括启动引导代码U - boot、嵌入式L inux - 操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。
）8.基于ARM9 和Linux 的嵌入式打印终端系统（嵌入式平台上的打印终端的外围电路连接设计、嵌入式Linux 的打印机驱动程序开发和应用程序的开发）9.基于ARM 的车载GPS 终端软硬件的研究（重点研究基于ARM 的导航系统的软硬件设计）10.ARM系统在B超系统中的应用（完成系统软件硬件设计，包括外围电路）11.基于ARM 的嵌入式系统在机器人控制系统中应用（提出一种基于ARM、DSP 和arm-linux 的嵌入式机器人控制系统的设计方法, 完成控制系统的功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计）12.基于ARM的视频采集系统设计（完成系统软件硬件设计，包括外围电路，采用USB接口的摄像头）13.基于ARM的高空爬壁机器人控制系统（构建一种经济型的爬壁机器人控制平台, 与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域。
视频处理接口概要设计基于嵌入式系统的智能安防系统V1.0成都大学计算机学院1、系统概述本系统是基于嵌入式的智能安防分析系统，系统拓扑图如图1所示，接口利用高清监控摄像头获取视频数据，通过视频分析接口分析视频，并将异常发送至终端。
视频采集层：本系统对摄像头图像的采集，主要是利用linux内核提供的usb设备的编程框架v4l2。
通过v4l2可以简单方便的打开usb和板载摄像头，以及对摄像头属性、格式的设定。
视频分析层：本接口自动将传入的各种视频原始数据（YUV420、YUV422）转换成视频分析所需要的视频格式（RGB24），再通过分析RGB24视频流来发现异常（摄像头干扰、物体闯入、陌生人员等）。
报警应用层：若系统检测出异常，则使用报警应用层将异常信息推送至报警设备，报警设备可以是电脑端、手机端、平板端以及其它报警设备，报警应用层负责对报警设备的管理或者对报警信息的推送等等。
Main管理层：对视频采集模块、视频分析模块以及报警模块做统一管理。
通过调用视频采集模块获取视频流，并将视频流传入视频分析接口，若接口返回异常，则调用报警模块。
图1 系统拓扑图2、系统结构本系统主要分为三层结构，视频采集层、视频分析接口层以及报警层。
实现的功能模块有视频采集、视频格式转换、摄像头干扰检测、人脸检测与识别以及物品出入检测。
功能结构图如图2所示：图2 系统功能结构图系统通过高清摄像头来获取实时监控视频，由于获取的视频帧格式YUV420 和YUV422格式，所以系统会先将视频格式转换至视频分析算法需要的RGB24 格式，分析接口层负责分析视频信息，如若分析接口分析出异常，则调用报警模块来管理报警设备或者发送报警信息，接收报警信息的设备为远程终端或者本地报警设备。
①采集设备：系统暂定为ARM自带的板载摄像头或者外接的USB摄像头，系统可以采集这两种设备视频信息，若要使用其它类别的摄像头，比如网络摄像头等等，则需要重新设计编码采集模块。
基于S3C6410的视频监控系统的设计与实现作者：胡世敏来源：《现代电子技术》2011年第20期摘要：为了实现一种简单，可靠性高的嵌入式视频监控系统，基于三星S3C6410微处理器系统，结合嵌入式技术和图像处理技术，利用S3C6410的硬件编码模块MFC进行MPEG-4编码，采用实时传输协议通过网络进行视频传输。
经局域网条件下测试，该系统采集传输视频质量较好，性能稳定，满足低成本、高可靠性的嵌入式视频监控要求。
在描述系统框架的同时，更具体地说明了实现部分的关键代码示例。
关键词：视频监控； S3C6410； MPEG-4；实时传输协议中图分类号：TN919-34 文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)20-0063-04Design and Implement of Video Monitoring System Based on S3C6410HU Shi-min1,2(1. MOE Engineering Research Center for Enterprise Digital Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China;2. CAD Research Center, Tongji University,Shanghai 201804, China)Abstract： In combination with embedded technology and image processing technology, a brief and reliable system frame for video monitoring was designed and implemented. S3C6410 MCU and OV9653 camera with 1.3 Megapixel were chosen. MPEG-4 encoding is conducted with the hardware encoding module MFC of S3C6410. The coded data is transferred through RTP protocol. With the knowledge of the describing system frame, the code implementation was furthered. The test shows that the system has a high efficiency to capture and encode the video data, and can transfers video continuously and stably.Keywords： video monitoring; S3C6410; MPEG-4; RTP收稿日期：2011-05-10视频监控的应用领域日益广泛。
基于ARM的多摄像头无线视频报警系统作者：汪涛王杰何小雪来源：《电子世界》2013年第07期【摘要】为了设计一款适合家庭的多摄像头无线视频报警系统，采用将主机与摄像头分离，通过CC1101无线通信，利用TX6718/RX6788无线传输音视频的方法。
主机以Cortex-M3内核的ARM微控制器为核心处理器，内置WCDMA模块；摄像头模块（从机）以STC11l04E 为核心处理器。
该系统实现了一主机控制多摄像头的功能，且实现了五种报警方式：MMS、视频电话、邮件、语音、SMS报警；用户可通过语音电话、短信进行远程操控。
经实际使用证明：系统工作稳定，可满足家庭安防需求。
【关键词】Cortex-M3；WCDMA；多摄像头；视频电话1.引言进入21世纪以来我国经济高速发展，小区建设也飞快发展，但随之而来盗窃、入室抢劫等案件也呈逐年上升趋势，因此，人民对防盗需求越来越大。
目前安防主要以有线视频监控为主，但安装麻烦，价格昂贵，不能及时反馈报警信息给用户。
目前市场上也出现了基于MMS 报警的，但是只有图片没有视频，用户不能实时远程查看现场情况。
也有基于无线视频报警系统的，但是主机摄像头为一体，只能支持一个摄像头，如需监控多个防区，则需购买多个报警系统，成本大大增加，用户也不能实时远程查看现场情况，智能化程度较低，还是不能真正满足家庭需要。
本文设计的多摄像头无线视频报警系统，可支持多摄像头，成本低，智能化程度高，支持视频电话报警、MMS报警、语音报警、邮件报警、SMS报警，用户可及时了解现场信息，支持PC机软件操作控制，支持真人语音、短信远程操作方式，同时支持多用户，方便快捷，适用范围广泛。
2.系统的工作原理该系统面向的主要对象是家庭，目的是实现在无人情况下将报警信息及时反馈给用户，并将证据（图片、视频、语音）保存下来，方便日后取证，同时用户也可远程实时查看现场情况。
2.1 系统的主要功能2.2 系统结构该系统由主机和摄像头（从机）两大部分组成，一主机可配套多个摄像头（理论上讲可以任意多个），从而实现了多防区全方位监控。
可应用于遥控机器人视觉的无线影像采集、传输系统设计摘要：本文提出了一种可应用于遥控机器人影像采集的无线网络影像传输系统，该系统由usb接口摄像头、s3c2410开发板、8686wifi 模块、ap节点、pc机组成，系统可完成影像数据的快速传输。
关键词：ccd影像传感器 wifi模块 s3c2410开发板遥控机器人的影像采集系统遥控机器人的影像采集及传输系统是遥控机器人的重要组成部分。
影像采集及传输系统不好回影响操控人员对机器人当前状态和机器周边情况的实时掌握，对于反恐、排爆机器人这会产生巨大的隐患。
本文提出了一种可应用于机器人视觉系统的无线快速影像传输系统，在本系统保证采集影像清晰的前提下，有较快的影像的传输速度，为反恐、排爆机器的影像采集与传输系统提供了选择。
一、系统结构及工作原理系统的硬件总体结构如下图所示，主要硬件有友善之臂的s3c6410开发板、极速q5-v摄像头、marvel公司的8686wifi模块、笔记本电脑几部分组成。
极速q5-v摄像头负责视频图像的采集，并通过usb接口把采集到的视频数据传输给s3c6410开发板。
s3c6410对传过来的数据进行压缩，同时在系统中担负流媒体与web服务器的作用。
wifi模块负责把s3c6410开发板传来的视频数据以射频的形式向外部传播，ap节点负责接收wifi模块发射出的射频数据并可把pc机的数据以射频的形式发出。
系统工作时候pc端以网页的形式登录到web服务器（web服务器的主要作用是为用户提供网上信息浏览功能，本文采用b/s 模式下的系统设计），web服务器端的视频数据以流媒体的形式传输至pc 端，用户只需要通过网页浏览器就可以实现视频的监控和查看。
二、监控系统硬件开发监控系统硬件开发包括了usb摄像头的选型、嵌入式系统开发板的选型、无线通信模块的选型几部分内容。
嵌入式系统开发板选择了s3c64106410开发板，作为系统的核心板。
s3c64106410开发板开发板是由广州友善之臂公司设计、生产和发行销售的一款高品质的arm11系列微处理器开发板，是本系统硬件的核心部分。
基于ARM11的视频采集与编码系统的设计摘要：基于嵌入式技术的无线视频监控以其灵活性、高集成性、便捷性等诸多优点必将取代传统的有线视频监控。
针对目前视频监控的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术，设计并实现了一种可靠性高、成本低的嵌入式视频采集及编码系统。
它是视频监控的前端，是无线视频监控系统的一个子系统。
系统选用S3C6410微处理器作为核心板的控制器，采用USB接口的摄像头进行采集，利用S3C6410的硬件编解码模块进行H.264编码。
根据系统的功能要求，开发了zc301摄像头和MFC的设备驱动程序，并采用内存映射方式和双缓冲思想编写了基于V4L的视频采集程序。
探讨了H.264的编码特性和码流结构，利用MFC驱动中的API函数，开发了基于H.264算法的视频编码程序。
测试表明，设计的系统视频采集效率高、图像连续性好、运行稳定。
关键词：嵌入式系统；ARM11；S3C6410；视频采集;视频编码；H.264ABSTRACT:In the future, Wireless video monitoring system based on embedded technology, with many advantages such as flexibility, integration, convenience and so on, will replace existing wired video monitoring system inevitably. Aiming at actual demand of present video monitoring, this paper designs and realizes a reliable and cheap embedded video capturing and compression system, with the combination of embedded technology and image processing technology. This system is the front end of video monitoring and a subsystem of wireless video monitoring system. This system chooses S3C6410 as the kernel board's controller uses the camera with USB interface to capture pictures and encodes the video data using the codec of S3C6410. According to functional requirements of the system, device drivers of MFC and zc301 camera are developed, and video capturing application based on V4L using Memory Mapping and the idea of the double buffer are also developed. After a brief study on the feature and stream structure of H.264, video encoding application based on H.264 with the MFC driver’s API is completed. The test shows that this system has a high efficiency to capture video data, has good continuity for pictures and can run stably.KEY WORD：Embedded system; ARM11; S3C6410; Video capturing; Video encoding; H.264引言视频具有表达客观事物直观、生动、形象，信息丰富等优点，它在各行各业的应用日益受到人们的关注。
传统的视频监控系统主要是模拟图像监控系统和基于有线传输的数字监控系统。
虽然模拟图像监控系统[1]能够保证图像清晰、不失帧，但是传输距离小，布线工程量大，需要大量存储介质，极大地浪费了资金。
数字监控系统多采用各种视频采集卡实现，灵活性不够，成本高，且同样存在布线上的缺陷。
在视频监控领域，由于受传输带宽的限制，如何对视频数据进行高效压缩，从而便于信息稳定高质量传输，以及如何设计系统，保证系统的体积更小，成本、功耗更低等各种棘手问题摆在了当前技术人员的面前。
如今随着电子信息技术，多媒体技术及网络技术的快速发展，嵌入式无线视频监控技术应运而生且飞速发展。
视频监控系统正在向集成化、数字化和网络化方向发展[2,3]。
本文提出了一种基于ARM11的视频采集与编码系统，充分利用大规模集成电路和先进高效编码标准，解决了传统视频监控系统成本高，体积大，布线麻烦等问题。
这将改变目前的视频监控，在家庭安防、交通监控、远程教育、森林防火监控、远程医疗等众多领域产生巨大影响。
1.系统的整体硬件框图介绍基于ARM11的视频采集与编码系统的硬件部分主要由主控制板模块和摄像头模块组成。
其中主控制板选择以ARM1176JZF-S为内核的S3C6410微处理器作为控制器，S3C6410接口丰富，通过USB接口连接摄像头，串口与PC机相连。
系统整体框图如图1所示。
图1 系统整体框图图2 嵌入式核心控制板嵌入式系统硬件部分主要包括：微处理器及存储电路模块，电源、时钟和复位电路模块，外围接口电路模块等[4]。
本系统由S3C6410处理器控制接收摄像头的视频信号，利用S3C6410内部集成的多媒体编解码器（MFC）进行基于H.264的压缩编码，实现视频数据的快速采集和高效压缩。
以后将进行传输方面的研究。
本系统中NAND FLASH用于存储各种固化程序，SDRAM用于系统运行时程序的存取，JTAG用于程序的下载，串口用于系统打印信息的输出及程序的调试。
其中基于S3C6410微处理器的核心控制板如图2所示。
2.系统的硬件模块介绍2.1 核心控制器本系统实现的主要功能是视频的采集与编码。
其中系统的主控制器是具有ARM11内核的S3C6410微处理器，它控制摄像头进行视频采集，并对其进行H.264的压缩编码。
S3C6410是韩国三星电子基于ARM1176JZF-S内核构建的高性能多媒体应用处理器[5]，它不仅具有强大的硬件编解码单元，完善的外设，而且拥有高达667MHZ的运行频率。
S3C6410内部结构复杂，芯片内部集成了以下资源：1个LCD控制器（支持TFT-24bit 真彩色带有触摸屏的液晶显示屏)，SDRAM控制器，NAND Flash控制器，支持4通道UART 口，32通道DMA，4通道具有PWM功能的计数器和1个内部时钟，全功能的SPI，IIC总线接口，IIS数字音频总线接口，看门狗计数器，USB OTG（最高480Mbps），USB HOST，3通道MMC/SD控制器等。
其内部结构如图3所示。
图3 ARM11内部结构图图4 USB数字摄像头的结构框图2.2 数字摄像头本文选用中星微的zc301数字摄像头，其工作原理为：景物通过镜头生成光学图像投射到CMOS图像传感器表面上，转为电信号，经过A/D（模数）转换后变为数字信号，再送到DSP芯片中加工处理，将其转化为特定的图像格式如JPEG，再通过USB接口传输到处理器中[6]。
其结构框图如图4所示。
该摄像头输出的是JPEG流，最大分辨率能达到640×480，支持的最小分辨率为160×120。
实验表明当图片大小设置成640×480，调色板设置成YUV420P时，经摄像头内部DSP处理后，输出JPEG流，图像数据量大为减少，加快了USB输出到处理器的速度。
在主控制器中，摄像头驱动程序会对输出的JPEG流进行解码。
3.系统的软件平台嵌入式操作系统是嵌入式系统重要的组成部分，它为应用程序的开发提供了一个软件平台。
实现嵌入式系统功能的第一步就是进行系统移植，其中包括操作系统内核、文件系统和各设备驱动程序的移植。
3.1 Linux内核的移植本文选用三星公司的s3c-linux-2.6.21这个Linux操作系统。
由于嵌入式系统的硬件资源有限，因此需要针对具体的硬件平台和要实现的特定功能，对内核各种功能模块进行裁剪。
首先，配置内核。
执行make menuconfig命令,其中在Loadable module support中选择Enable loadable module support使内核支持模块动态加载；在System Type中添加对系统平台的支持。
对于不同的体系结构，显示不同的提示信息。
ARM体系结构显示“ARM system type”；在Device Drivers中选择所需要的设备驱动程序；在Memory technology device子菜单中添加对MTD设备的支持；在Multimedia Devices子菜单中添加对摄像头的支持。
其他选项可以直接使用其缺省值，配置完成后保存退出。
然后建立依赖关系，执行make dep命令。
最后创建镜像文件，执行make zImage命令。
3.2 Linux 文件系统移植嵌入式系统一般采用Flash作为存储介质，Flash具有独特的物理特性，必须使用专门的嵌入式文件系统。
本文选用cramfs作为根文件系统，它是一种压缩的、极为简单的只读文件系统。
要支持写操作，需要添加yaffs文件系统。
将已经做好的cramfs文件系统，通过USB下载到开发板上后，挂载yaffs文件系统。
其命令如下：mount -t yaffs /dev/mtdblock/3 /tmp/flashdisk/；cd flashdisk。
3.3 Linux设备驱动的编写及移植驱动程序屏蔽了硬件实现上的细节，向应用程序提供访问硬件设备的接口，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。
本文中主要用到摄像头和MFC这两个设备，其驱动程序的开发是本设计中的一个关键部分。
设备驱动程序一般完成以下功能：对设备初始化和释放，把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据，检测和处理设备出现的错误等。
由于Linux的开源性，可从网上获得万能驱动源码，进行修改编译进内核后即可使用。
USB摄像头驱动程序的开发流程如下：（1）模块初始化建立设备文件，注册设备。
