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基于ARM7的视频传感器节点的研究与实现

作　者: 张俊
导　师: 吴蒙
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 视频传感器节点无线视频传感器网络图像采集 ARM7
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

无线视频传感器网络(Wireless Video Sensor Networks, WVSNs)可以广泛应用于视频监控、室内医疗护理、3D重建、环境监测等场合,已经成为近年来无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)领域新兴的研究热点。视频传感器节点作为无线视频传感器网络的基本功能单元,其性能直接关系到网络的整体性能。本文首先对目前主流视频传感器节点进行了分析与比较,根据性能等因素将视频传感器节点分为3种类型:通用、高性能和智能型。在此基础上,按照低成本、高性能的总体设计要求,提出了一种基于ARM7的视频传感器节点设计方案。该方案根据节点的性能需求,分别选择基于ARM7TDMI-S内核的微处理器、CMOS图像传感器和ZigBee无线收发器,在保障节点基本功能的前提下,去除缓存模块,简化了系统架构,并设计了各个模块之间的通信接口。在软件设计阶段,编写了摄像头驱动程序、摄像头的初始化和功能配置程序,定义上位机与下位机用户指令的通信流程,实现了图像的采集与串口传输以及图像的上位机显示。测试结果表明,该视频传感器节点图像采集清晰、在QCIF格式下图像速率可达每秒5帧,基本满足需求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 研究的背景与意义  8-9
  1.2 无线视频传感器网络的国内外研究现状  9-14
  1.3 论文的研究内容与章节安排  14-15
第二章视频传感器节点的方案设计  15-23
  2.1 主流视频传感器节点架构  15-18
    2.1.1 通用视频传感器节点CMUcam3 和XYZ  15-16
    2.1.2 高性能视频传感器节点DSPcam 和Stargate  16-17
    2.1.3 智能视频传感器节点MeshEye  17-18
  2.2 主流视频传感器节点性能指标  18-20
  2.3 基于ARM7 的视频传感器节点方案设计  20-22
    2.3.1 性能需求  20-21
    2.3.2 方案架构  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章视频传感器节点的硬件设计  23-32
  3.1 硬件平台芯片型号的选择  23-27
    3.1.1 ARM7 微处理器芯片  23-25
    3.1.2 摄像头CMOS 图像传感器芯片  25-26
    3.1.3 ZigBee 无线通信模块收发器芯片  26-27
  3.2 视频传感器节点的硬件系统设计  27-28
  3.3 摄像头模块的接口设计  28-30
    3.3.1 SCCB 控制接口  28-29
    3.3.2 图像数据采集接口  29-30
  3.4 无线通信模块的SPI 接口设计  30-31
  3.5 其他外围接口与电路  31
  3.6 本章小结  31-32
第四章视频传感器节点的软件设计  32-47
  4.1 软件开发环境  32
  4.2 视频传感器节点的软件系统设计  32-33
  4.3 摄像头模块SCCB 控制接口读写子程序  33-37
    4.3.1 SCCB 控制总线时序  33-34
    4.3.2 软件模拟的SCCB 控制接口读写子程序  34-37
  4.4 摄像头初始化子程序  37-39
    4.4.1 摄像头图像数据输出时序及格式  37-38
    4.4.2 摄像头寄存器初始化子程序  38-39
  4.5 图像数据采集程序  39-44
    4.5.1 中断嵌套程序设计思路  39-41
    4.5.2 VSYNC 中断  41-43
    4.5.3 HREF 中断  43-44
  4.6 UART 串口通信子程序  44-46
  4.7 本章小结  46-47
第五章视频传感器节点的性能测试  47-54
  5.1 上位机软件  47
  5.2 用户指令格式  47-49
  5.3 性能测试结果  49-53
    5.3.1 图像显示  49-50
    5.3.2 图像采集速率  50-53
  5.4 本章小结  53-54
第六章总结与展望  54-56
  6.1 论文总结  54-55
  6.2 工作展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-62
作者攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
附录A 视频传感器节点原理图  63-64
附录B 视频传感器节点实物图  64

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