3．2．3圖像數(shù)據(jù)的采集

　　單片機(jī)通過(guò)SPI協(xié)議采集CMOS圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)。SPI總線是一種同步串行外設(shè)接口，允許MCU與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通信。SPI總線一般采用4根線：串行時(shí)鐘線SCK、主機(jī)輸入從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI、低電平有效的使能信號(hào)線SS。因?yàn)樵谙到y(tǒng)的SPI數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，單片機(jī)只采集圖像傳感器的數(shù)據(jù)，沒(méi)有向圖像傳感器的數(shù)據(jù)輸出，所以系統(tǒng)選用SPl只接收模式，這樣只需要一根串行時(shí)鐘線SCK和一根主機(jī)輸入從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO即可，節(jié)省硬件資源。SPI接口的最大特點(diǎn)是由主設(shè)備時(shí)鐘信號(hào)的出現(xiàn)與否來(lái)決定主從設(shè)備之間的通信。在從設(shè)備被使能時(shí)，一旦檢測(cè)到主設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)，數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸，時(shí)鐘信號(hào)無(wú)效后，傳輸結(jié)束。在系統(tǒng)中，單片機(jī)作為主設(shè)備，圖像傳感器作為從設(shè)備，圖像傳感器在時(shí)鐘的下降沿變數(shù)，單片機(jī)在時(shí)鐘的上升沿采集數(shù)據(jù)，圖像傳感器接收單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)SPI協(xié)議的時(shí)序如圖7所示。

　　圖7SPI總線的數(shù)據(jù)傳送時(shí)序圖

　　STM8單片機(jī)有專門的硬件SPI接口，因此可通過(guò)該接1：2采集圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器SPI時(shí)鐘輸入引腳連接單片機(jī)的SPI_SCK口，圖像傳感器圖像數(shù)據(jù)輸出引腳連接單片機(jī)SPI_MISO口，片選SPI_CS引腳連接單片機(jī)的普通I/O口PD7。然后對(duì)硬件SPI的參數(shù)進(jìn)行配置，主要包括時(shí)鐘頻率、工作模式、主從模式、空閑時(shí)候電平狀態(tài)、觸發(fā)邊沿等，這些參數(shù)都可以通過(guò)單片機(jī)硬件SPI的內(nèi)部寄存器的配置實(shí)現(xiàn)。SPI總線讀取圖像數(shù)據(jù)的流程如下：unsignedcharspinet_byte（void）{while（！（SPI_SR&0x02））；//等待總線空閑SPI_DR=Oxff；//產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)硬件SPI在且僅在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候才產(chǎn)生SCK時(shí)鐘while（！（SPI_SR&0x01））；//等待數(shù)據(jù)接收完畢returnSPI_DR；//將接收到的數(shù)據(jù)返回}3．3Flash模塊軟件設(shè)計(jì)SST25VF020是一款2MbitSPISerialNOR型Flash芯片，在系統(tǒng)中作為圖像存儲(chǔ)器使用。該Flash通過(guò)SPI的串口接收指令和數(shù)據(jù)，支持3/4的SPI協(xié)議，其工作時(shí)序如圖8所示。

　　圖8SST25VF020的工作時(shí)序圖

　　從上圖可以看出，CE#f氐電平使能芯片正常工作，該芯片在SCK的上升沿讀入信號(hào)，在SCK下降沿的時(shí)候輸出信號(hào)。STM8單片機(jī)有專門的硬件SPI接口，但是圖像傳感器也需要單片機(jī)的硬件sPI接口與之通信，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種分時(shí)復(fù)用單片機(jī)硬件SPI接口的方式。CE#片選連接單片機(jī)的普通I/O口PD0，該I/O口在不同的時(shí)刻與圖像傳感器的片選PD7分別選中，如此，一個(gè)硬件SPI接口便可操作2個(gè)SPI設(shè)備。SPI時(shí)鐘輸入引腳連接單片機(jī)的SPI_SCK口，SI讀人信號(hào)連接單片機(jī)的SPI_MOSI，SO輸出信號(hào)連接單片機(jī)的SPI_MISO。硬件SPI配置與前文所述圖像數(shù)據(jù)采集Sial一致。此外，與圖像采集相比，在程序部分還要多加一個(gè)單片機(jī)輸出信號(hào)函數(shù)。Flash模塊主要功能函數(shù)如下：voidsst_send_byte（unsignedcharbyte）{while（?。⊿PI_SR&0x02））；//等待總線空閑SPI_DR=byte；//將要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)byte存入SPI_DRwhile（?。⊿PI_SR&0x01））；//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢完畢tmp=SPI_DR；//清空接收緩沖區(qū)voidflashwrite_byte（unsignedlongaddr，unsignedchardata）//向緩沖區(qū)l的指定位置（0—263）寫(xiě)入指定字節(jié)}write_en（）；//寫(xiě)使能命令mss0（）；//片選端選中，低電平有效send（0x02）；//寫(xiě)命令send（（unsignedchar）（addr》》16））；//發(fā)送數(shù)據(jù)的地址send（（unsignedchar）（addr》》8））；send（（unsignedchar）addr）；send（data）；//發(fā)送要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)mssl（）；//釋放片選}unsignedcharflashreadbyte（unsignedlongaddr）}unsignedcharbyte；mss0（）；//片選端選中，低電平有效send（0x03）；//讀命令send（（unsignedchar）（addr》》16））；//發(fā)送數(shù)據(jù)的地址send（（unsignedchar）（addr》》8））；send（（unsignedchar）addr）；byte=get（）；//讀取數(shù)據(jù)mssl（）；//釋放片選returnbyte；}3．4圖像的多幀采集和拼接模塊軟件設(shè)計(jì)為保存圖像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)引入Flash存儲(chǔ)器，而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入Flash存儲(chǔ)器需要占用中斷響應(yīng)時(shí)間，這就導(dǎo)致了中斷響應(yīng)時(shí)間不夠的問(wèn)題。為解決這個(gè)問(wèn)題，根據(jù)所采圖像為靜態(tài)圖像這一應(yīng)用背景，提出一種多幀圖像的部分采集與拼接算法，在中斷響應(yīng)時(shí)間中，只讀取圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù)，而后占用兩次中斷的時(shí)間，把圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入Flash。每幀圖像有160次中斷，每幀圖像只取其1/3，取3幀圖像的數(shù)據(jù)，即可拼接成一幅完整的圖像。多幀采集方法如圖9所示。圖中，實(shí)線表示捕獲到的中斷，虛線表示因轉(zhuǎn)存人Flash錯(cuò)過(guò)的中斷。

　　圖9多幀采集圖像方法示意

　　單片機(jī)把采集的數(shù)據(jù)按照采集時(shí)間的順序轉(zhuǎn)存入Flash數(shù)據(jù)在Flash中的排列順序如圖10所示。

　　圖1O圖像數(shù)據(jù)在Flash中的存儲(chǔ)順序

　　在Flash中讀取圖像數(shù)據(jù)的時(shí)候，按照中斷次數(shù)的先后順序讀出，即第l幀第1次中斷、第2幀第2次中斷、第3幀第3次中斷、第1幀第4次中斷、第2幀第5次中斷……第2幀第158次中斷、第3幀第159次中斷、第1幀第160次中斷。這樣，3幀圖像的數(shù)據(jù)拼接成一幅完整的圖像。在讀取圖像數(shù)據(jù)的同時(shí)，單片機(jī)以2個(gè)字節(jié)為單位，拼接成一個(gè)無(wú)符號(hào)整型，即一個(gè)像素點(diǎn)，通過(guò)RS232接口傳送至上位機(jī)。