基于SPCA563B芯片的圖象識別系統(tǒng)電路模塊設(shè)計 - 全文

　　單片機(jī)SPCA563B是一顆用于圖象識別領(lǐng)域的IC，不僅具有一般單片機(jī)的控制功能，而且具有圖象識別與處理能力，本圖象識別系統(tǒng)就是以它為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制，該系統(tǒng)已實現(xiàn)的功能有：物體顏色和形狀識別，字符識別以及手勢識別等，利用這些識別的結(jié)果，可以開發(fā)游戲、趣味教學(xué)、智能玩具、文字輸入以及智能識別等應(yīng)用系統(tǒng)。本文通過介紹整個系統(tǒng)以及在整個系統(tǒng)上實現(xiàn)的簡單的手勢識別，使大家更好地了解此系統(tǒng)在圖象識別和文字識別方面的強大功能和易用性。

　　SPCA563B單片機(jī)

　　SPCA563B單片機(jī)的硬件特征如下：提供320×320的8位CMOS圖像傳感器接口，具有自動白平衡和獲得參數(shù)控制功能，具有圖像顏色校正和圖像 Gamma校正功能，具有7種顏色過濾功能，具有良好的減小噪聲和濾波器，能夠在一張圖片中檢測到21個目標(biāo)物體的大小和位置，并將其結(jié)果存放于嵌入在 CPU內(nèi)部的RAM中;16位μ inSP CPU內(nèi)核，內(nèi)嵌1K×16位的RAM和32K×16位的ROM;具有可選擇的外部RAM和ROM接口，具有USB1.1的接口;3.3V電壓供電，128/64腳LQFP封裝（其中128腳有可選擇的并行接口，48腳則沒有）。此系統(tǒng)采用48腳的LQFP封裝，其硬件電路如圖2所示。

　　USB控制器電路模塊

　　SPCA563B內(nèi)嵌USB1.1的控制器，利用USB接口可以與PC進(jìn)行通信，結(jié)合PC端軟件來實現(xiàn)ISP及在線調(diào)試程序，此外可以利用USB來為系統(tǒng)供電，其電路如圖3所示。

　　圖像傳感器電路模塊

　　本系統(tǒng)采用SPCA3010A CMOS圖像傳感器，圖像輸出為QVGA（320×240）大小的RGB格式，SPCA563B通過I2S接口來控制SPCA3010A CMOS圖像傳感器，此CMOS圖像傳感器支持stand by省電模式，其電路如圖4所示。

　　存儲器控制器電路模塊

　　外擴(kuò)SPR4096A Flash存儲器，主要用來存儲系統(tǒng)需要的語音數(shù)據(jù)，SPR4096A Flash具有如下特征：512K×8位的存儲空間;內(nèi)嵌4K×8位的SRAM;外部CPU可以通過串行接口或8位并行接口來訪問 Flash/SRAM;I/O接口的電壓范圍為2.25-3.6V，并支持stand by的省電模式，在數(shù)據(jù)存儲量比較小的情況下，用SPR4096A可以大大降低系統(tǒng)的成本，電路如圖5所示。

　　語音識別控制電路模塊

　　本圖象識別系統(tǒng)的識別功能主要通過軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)，為了提高程序的可移植性。為將來該系統(tǒng)功能擴(kuò)展預(yù)留空間，整個軟件系統(tǒng)采用分模塊、分層次的方法編寫程序，采用匯編語言實現(xiàn)對寄存器的讀/寫以及對中斷的控制，并為上層的開發(fā)提供靈活的接口，上層采用C語言編寫，通過調(diào)用底層函數(shù)來間接對硬件資源進(jìn)行操作，這樣編寫程序使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，程序可移植性和可擴(kuò)展性增強，而且占用硬件資源少，為系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和進(jìn)一步開發(fā)預(yù)留充分的空間。

　　SPCA563B內(nèi)部嵌入功能強大的圖像顏色處理的DSP，用它來做圖象識別系統(tǒng)的主控芯片十分方便、快捷。同時該系統(tǒng)具有語音輸出提示功能，操作更加人性化，并且可以通過USB1.1接口與PC進(jìn)行通信，配合PC端的調(diào)試工具，還可以大大縮短圖象識別功能開發(fā)的周期。