摘要：基于FIFO芯片AL422B，以飛思卡爾16位單片機MC9S12DG128為核心，采集攝像頭芯片OV7670的圖像信息，設計出以低速率的單片機采集高速率圖像的圖像采集系統。系統采用單片機控制FIFO芯片，先由FIFO實時讀取攝像頭芯片的一幅完整圖像信息，再由單片機以低速率從FIFO的相應寄存器讀取該幅圖像，讀取的同時進行相應的圖像處理，得出所需圖像中點光源的像素距離后通過FIFO進行下一幅圖像的采集。本方案通過樣機實驗，完全能滿足要求，確保了一副圖像的完整性。
關鍵詞：點光源標桿；圖像；FIFO；單片機

引言
在單片機應用系統中，由于圖像采一體電感集速度、程序存儲器和數據存儲器的尋址空間的限制，要完整存儲30 fps、640×480像素大小的一幅圖像是相當困難的。本文運用較高性能的16位飛思卡爾單片機在超高頻的情況下直接采集圖像，也只能采集到每行320個像素，丟失圖像，無法獲得一幅完整的圖像。大電流電感本文通過在圖像采集過程中增加FIFO芯片AL422B較好地解決了這一問題，相對于采用昂貴的DSP而言，降低了圖像采集系統的成本。

1 單目點光源測距原理
野外作業時，需要在運動中知道前方標桿和觀察點之間的距離。本文將標桿制成等間距紅外點光源標桿，滿足了基于單幀靜態圖像的小孔成像原理測距模型要求，減少了圖像處理量，提高了測量的實時性、全天候性。H為各點光源標桿的實際距離；n為點光源個數，它可以通過圖像處理獲得；f為攝像頭焦距；標尺實際像素物理距離h由攝像頭標定取得。遠距離測距原理示意圖如圖1所示，整條點光源標桿都在攝像頭視野范圍內。近距離測距原理示意圖如圖2所示，點光源標桿只有部分在攝像頭范圍內。通過圖1，可求出前方標桿與觀察點的距離D。攝像機的成像幾何關系也可用小孔成像原理來近似表示：

2 圖像采集系統硬件設計
根據單目視覺測距的要求，需要通過一黑白攝像頭實時采集前車的點光源標桿，通過標尺上點光源所在的像素距離推算出前車距離。為了能完整地讀取圖像，本文增加了FIFO芯片，圖像采集原理示意圖如圖3所示。由單片機監測攝像頭的行／場信號，控制FIFO讀取相應的圖像；讀完所有行后，關閉FIFO讀取圖像功能，開始由單片機從FIFO中讀取圖像數據，并進行相應的圖像處理，根據圖像處理的復雜程度，決繞行電感器定圖像處理和圖像采集的時間比。由于FIFO是先入先出，其讀取數據時單片機只需通過中斷使能行／場信號，絕大部分時間單片機可以用來進行圖像處理。本文采取的是采集一幀圖像后，單片機利用兩幀圖像的空閑時間和下一幀FIFO采集時間，共約3幀時間進行圖像處理和控制，其結果是圖像由原來的30 fps，變成10fps。盡管幀率慢了，但經過分析得知，在100 km／h情況下，滯后距離2．8 m，可以滿足要求。

2．1 飛思卡爾16位單片機MC9S12DG128
本文采用飛思卡爾1 6位單片機MC9S12DG128作為主控芯片，該芯片是Freescale公司推出的S12系列微控制器中的一款增強型、汽車級的16位微控制器，片內總線時鐘頻率最高可達25 MHz，集成了8 KB的RAM、128KB的Flash、2 KB的EEPROM，集成度高，資源也相當豐富。
2．2 攝像頭芯片OV7670
OV7670是OmniVision公司推出的Camerachiptm圖像傳感器，體積小，工作電壓低。VGA圖像最高達到30fps。其主要特性為：
◆感光陣列(大電流電感共有656×488個像素，在YUV的模式中有效像素環形電感為640×480個)；
◆高靈敏度適合低照度應用，對紅外光線敏感；
◆標準的SCCB接口，兼容I2C總線接口；
◆RawRGB、RGB(GRB4：2：2，RGB565／555／444)、YUV(4：2：2)和YCbCr(4：2：2)輸出格式；
◆支持VGA、CIF和從CIF到40×30的各種尺寸。
2．3 FIFO芯片AL422B
AL422B是AverLogic公司推出的一個存儲容量為393 216字節×8位的FIFO存儲芯片。其所有的尋址、刷新等操作都由集成在芯片內部的控制系統完成，AL422B內部功能結構框圖如圖4所示。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠