基于STM32F407的视频采集与传输系统设计

作     者：曾文兵 

作者单位：华中师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张国平

授予年度：2016年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：视频采集 嵌入式系统 视频传输 以太网 

摘      要：近年来,嵌入式技术、网络传输技术以及图像处理技术都得到了不断发展和提高,以嵌入式技术为基础设计的视频采集与处理系统越来越受到人们的关注。相对于以往以计算机为核心的视频采集与处理系统,嵌入式视频采集与处理系统因为其体积较小、功耗较低以及相对较低的成本价格等特点,基于嵌入式技术的视频采集与处理系统应用的领域也越来越广泛,比如公共交通、移动终端、工业产品检测、视频监控等。对于嵌入式视频采集与传输系统来说,就是通过嵌入式处理器,在外扩展图像传感器、传输模块等一些相关的外设,实现图像数据的采集、显示、处理、存储与传输等功能。根据目前图像采集系统的发展趋势,本文设计了一种以ARM芯片为核心的嵌入式图像采集系统。系统采用ST(意法半导体)公司生产的基于Cortex-M4架构的ARM芯片STM32F407作为微控制器,完成数据的处理功能;搭配OV(OmniVision)公司生产的CMOS图像传感器OV2640作为图像采集模块,其像素为200万,保证了图像质量;数据传输模块选择用以太网进行传输,可将采集到的视频发送至PC机进行显示和存储;同时设计了一个SD卡模块来存储图像数据,图像主要以BMP和JPEG两种图像数据格式保存。微控制器STM32F407通过一个数字摄像头接口(DCMI)与OV2640连接,以SCCB总线来控制OV2640完成它的初始化。通过移植LwIP协议作为嵌入式以太网协议栈,结合以太网硬件接口实现系统的以太网传输功能。微控制器通过SDIO接口和使用FATFS文件系统实现了对SD卡的读写功能。本文先后从嵌入式的发展现状、系统的总体架构、关键芯片的选取、相关硬件电路设计以及系统软件设计等方面来对整个系统进行阐述。最后经测试,本系统实现了对图像的采集、显示、存储以及传输功能。