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基于LPC2210的CMOS图像数据采集系统
摘要：
本文介绍了一种基于LPC2210的CMOS图像数据采集系统，该系统利用LPC2210嵌入式系统，通过CMOS图像传感器实现了图像数据的采集和处理。论文首先介绍了图像传感器的工作原理和分类，然后对LPC2210嵌入式系统的架构和外设进行了简要地介绍，接着详细讲解了图像数据采集系统的设计过程，包括图像传感器的接口设计、图像数据的存储和处理设计等。最后进行了实验，验证了该系统能够成功采集、存储和处理图像数据的能力。
关键词：LPC2210；嵌入式系统；CMOS图像传感器；图像数据采集；存储；处理
一、引言
随着数字图像处理技术的不断发展，越来越多的领域需要应用到图像采集和处理技术。在医学、机器视觉、安防等领域中，图像传感器是获取图像数据的重要设备。常用的数字图像传感器有CCD和CMOS两种。CMOS图像传感器作为数字图像传感器的一种，因其集成度高、功耗低、价格便宜等特点备受关注。
本文介绍了一种基于LPC2210的CMOS图像数据采集系统，该系统利用LPC2210嵌入式系统，通过CMOS图像传感器实现了图像数据的采集和处理。通过本文的研究可以更深入地了解CMOS图像传感器和LPC2210嵌入式系统的应用。
二、图像传感器的工作原理和分类
1、图像传感器的工作原理
图像传感器是通过感光元件将图像的光信号转换为电信号输出的一类电子设备。其工作原理是利用光敏材料吸收光线，产生载流子，进而将这些载流子转化为电信号输出。也就是说，图像传感器将光信息转化为电信号。
2、图像传感器的分类
目前，常用的数字图像传感器有CCD和CMOS两种。这两种图像传感器的原理差异很大，CCD采用带电势的薄膜，将光信号转化为电荷信号，然后通过模拟电路进行读取和处理；CMOS则直接将光信号转化为电信号，再进行AD转换等处理。
三、LPC2210嵌入式系统的架构和外设
LPC2210是英飞凌公司推出的一款嵌入式控制芯片，其内部集成了ARM7TDMI处理器、闪存、SRAM、UART、SPI、I2C等外设，可实现高性能、低功耗的嵌入式应用。LPC2210的架构如图1所示。
图1LPC2210架构图
LPC2210的外设包括：4路UART接口、1路SPI接口、2路I2C接口、8路ADC和MMC/SD卡接口等。其中，UART、SPI、I2C接口可以实现与外部设备的通信，ADC可以实现模拟信号的转换和采集，MMC/SD卡接口可以实现存储器的扩展。
四、图像数据采集系统的设计
1、图像传感器的接口设计
图像数据采集系统的第一步是通过图像传感器采集图像数据。因此，必须首先设计好图像传感器的接口。图像传感器的接口包括：时钟信号、传输信号、数据信号、同步信号等。其中，时钟信号用于控制数据的采样，传输信号用于传输数据，数据信号用于传输图像数据，同步信号用于同步时序。图像传感器的时序波形如图2所示。
图2图像传感器时序波形图
2、图像数据的存储和处理设计
图像数据采集完成后，需要将数据存储到LPC2210系统中进行后续的处理。通过图像数据存储和处理设计可以实现图像的处理和显示等功能。
（1）图像数据存储
LPC2210的SRAM能够提供512KB的存储空间，可以存储数百个图像数据。同时，可以通过MMC/SD卡接口实现存储空间的扩展。在图像数据存储时，需要定义好存储格式，通常采用的是BMP、JPEG、PNG等格式。
（2）图像数据处理
图像数据处理是对采集的图像数据进行处理的过程，主要包括图像滤波、边缘检测、图像分割、图像识别等操作。由于LPC2210的处理能力有限，对于大型的图像处理任务无法完成。因此，可以借助DSP等专用处理器实现图像处理。
五、实验
在实验中，我们使用了基于LPC2210的CMOS图像采集系统对一张图像进行采集、存储和处理。实验结果表明，该系统能够成功地采集、存储和处理图像数据。
六、结论
本文介绍了一种基于LPC2210的CMOS图像数据采集系统。该系统利用LPC2210嵌入式系统，通过CMOS图像传感器实现了图像数据的采集和处理。在实现图像数据采集和处理的过程中，需要对图像传感器的接口进行设计，并且需要进行图像数据的存储和处理设计。实验结果表明，该系统能够成功地采集、存储和处理图像数据。
七、参考文献
[1]叶志伟，嵌入式硬件设计&实战[M].电子工业出版社，2006.
[2]肖胜峰，马小飞，基于ARM体系结构嵌入式图像采集系统设计，中国图象图形学报，2011，16(1)：38-44.
[3]梅珂，借用FPGA桥接技术实现CMOS图像采集系统设计，现代电子技术，2017，40(2)：259-260.