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基于STM32F417的图像采集系统设计实现

视频图像采集处理系统广泛应用于工业控制、工业检测、医学、机器视觉等

领域，并且视频通信是3G时代多媒体应用的重要部分，日常生活中所见到的数码相机、

可视电话、电话会议等产品，实时图像采集是其最核心的技术。图像采集的速度与质量直

接影响产品的整体效果。大多数嵌入式图像采集系统都是基于DSP、ARM技术，一些系

统比较复杂、成本高、实时图像处理比较困难。本文所设计的基于STM32F417的图像采

集系统具有采集图像质量无损、实时性好、功耗低、成本低等优势，适合在对信息采集的

实时性和图像质量方面有较高要求的系统中应用。

1系统硬件平台图像采集系统主要由STM32F417微处理器、CMOS摄像头、帧缓存器、

SD卡、LCD液晶屏及其他外设组成。图像采集系统整体框图如图1所示。

1．1核心微控制器

嵌入式微处理器以其高性能、低功耗等优势成为便携式系统的最佳选择。ST公司开发的

STM32F417是基于ARMCortex-M4内核的32位闪存微控制器。其主频为168MHz，在

此工作频率下其处理性能可达210MIPS，且电流消耗仅为38．6mA；支持多种低功耗工

作模式；内部集成DSP和FPU指令，具备高性能的信号处理和浮点运算能力；同时带一

个8～14位并行照相机接口。此外，STM32F417片上集成1MB的Flash和196KB的

SRAM。采用STM32F417作为图像采集系统的控制核心，将大大提高系统的性能，降低

功耗和成本。

1．2CMOS摄像头

CMOS摄像头选用OmniVision公司的OV7670。其内嵌一个10位A／D转换器，可输出

8位RGB／YCbCr／YUV格式的图像数据，最高帧频可达30帧／s，最大图像分辨率为

640480，供电电压为3．3V。O7670带有标准SCCB总线接口，并兼容I2C总线接口。

1．3帧缓存器

选用美国AverlogICTechnologies公司的大容量AL422B作为采样处理的共享数据RAM。

它是一款存储容量为384K8B的FIFO存储芯片，工作频率可达50MHz。所有的寻址、

刷新等操作都由集成在芯片内部的控制系统完成。在本设计中，1帧图像数据包含320240

个像素，完整存储一帧图像需要153600字节，AL422B所具有的容量完全符合系统的设

计要求。

1．4SD卡

SD卡是一种基于半导体快闪存储器的新一代记忆设备，有着广泛的应用领域。本设计选

用金士顿8G的SD存储卡存储采集信息，方便系统对信息的进一步处理。

1．5LCD液晶屏及其他外设

LCD液晶屏选用3．2寸TFT液晶屏320QVT，分辨率为240320，其数据引脚直接与FSMC

总线接口相连。其他外设包括LCD接口电路、ZigBee无线模块、JTAG调试电路、复位

电路、晶振电路等。

1．6图像采集电路的设计

摄像头图像采集电路采用24MHz有源晶振为OV7670提供系统时钟。为了解决微处理器

与摄像头间的数据传输速率不一致问题，在二者之间加入一片AL422B帧缓存器，将摄像

头采集的图像数据缓存后再送给微处理器。为实现将OV7670输出的图像信号自动地存入

AL422B芯片，电路采用了一片与非门芯片74HC00，以便产生符合AL422B要求的写时

序。需要注意的是，由于AL422B芯片正常工作需要3．3V供电，如果STM32F417使

用3V电压供电时，需要在两芯片接口之间增加一个74HC573D锁存器，以满足高／低

电平的要求。图像采集电路图如图2所示。

图像采集模块与STM32F417的接口电路示意图如图3所示。

在图3中，利用STM32F417的PC0～PC7口接收OV7670输出经过AL422B缓存后的8

位图像数据。OV7670的SIO_D、SIO_C接口与STM32F417的PA6、PA7引脚相连，通

过该接口实现对摄像头的初始化配置。STM32F417的PE0、PE1、PB7、PB8分别控制