摘　要：详细介绍了CMOS图像传感器芯片OV5017的基本性能和编程特点，以及计算机并行口的性能和使用。在此基础上，分析并给出了基于OV5017的计算机并口图像采集系统的硬件组成和软件实现。实验表明，该系统设计合理，硬件电路简洁，软件编程容易，具有较高的实用价值。

　　关键词：CMOS图像传感器；OV5017；计算机并口；图像采集

　　1　引言

　　图像采集是数字图像处理、图像识别的基础，其应用领域非常广泛。传统的图像采集是采用图像采集卡或视霸卡将CCD摄像机的模拟视频信号经A／D采集、存储后送计算机进行处理。这种方法使用普遍，技术比较成熟，但也存在一些问题。首先，CCD摄像机的输出已转换为模拟的NTSC或PAL制式并以SVideo或混合视频信号方式输出，这样采集卡的采样点在输出时序上很难与摄像机的象素点一一对应，造成数字化后的视频图像质量损失较大，图像分辨率也受制式限制。其次，这种方法的硬件电路复杂、成本较高，不利于推广和普及使用。

　　CMOS图像传感器是近年发展起来的一种新型固体图像传感器，由于采用了相同的CMOS工艺，因此可以将象素阵列与驱动电路和信号处理电路集成在同一块芯片上。而且，现在越来越多的CMOS图像传感器芯片将A／D集成进去，因此除了模拟视频输出外，还可直接输出数字视频信号和同步信号。这样，利用CMOS图像传感器构成图像采集系统时，传统图像采集卡的A／D就没有必要了，而仅需设计适当的接口电路。由于图像数据量比较大，必须选用可进行高速数据传送的接口。PC机并口的数据传输速率最大可达2 MB／s，使用和编程控制也方便，作为图像采集的接口是合适的。本文设计的系统正是基于这种思 路，图像数据源选用有数字视频输出的CMOS图像传感器OV5017，PC机通过并口对OV5017进行图像采集和控制。该系统实现了完整的图像采集功能，在此基础上通过在PC机上编写相应软件可完成后续的图像处理和识别功能。本文先介绍OV5017和PC机并口，然后给出整个系统的硬件和软件实现。

　　2　CMOS图像传感器OV5017

　　2．1　OV5017的基本性能

　　OV5017是美国OmniVision公司开发的CMOS黑白图像传感器芯片，该芯片将CMOS传感器技术与数字接口组合，用于视频图像应用。OV5017芯片的基本参数［1］为：

　　（1）单片1／4in视频图像传感器，48pin，逐行扫描，内置8 b A／D。

　　（2）图像尺寸4．2 mm×3．2 mm，象素尺寸11μm×11μm，象素数384×288　　

　　（3）帧频50～0．5 Hz，曝光设定：1～1／100帧。

　　（4）信噪比（S／N）＞42 dB。

　　（5）帧频50 Hz、焦距1．4时，最小照度为0．5 lx。

　　OV5017输出模拟视频信号，格式为逐行扫描。OV5017内部嵌入了一个8 b的A／D，因而可以同步输出8 b的数字视频流D7～D0。在输出数字视频流的同时，还提供象素时钟PCLK、水平参考信号HREF、垂直同步信号VSYNC，便于外部电路同步读取图像。

　　2.2　OV5017的编程功能　

　　OV5017具有丰富的编程控制功能，其图像帧频、曝光时间、增益控制、Gamma校正、图像开窗等均可通过对芯片内部寄存器的读写进行设置。芯片内部有11个8 b寄存器，通过对地址线A3～A0的设置来选择寄存器，通过读写数据线D7～D0来读取或设置寄存器。在对寄存器进行读（或写）时，应使片选CSB与输出使能OEB（或写使能WEB）有效［2］。

　　在本系统中需设置的寄存器有2个。地址号10xx的寄存器为视频数据端口VPORT，他是只读的，当选中并读取他时，芯片向外输出数字视频流。地址号0100的寄存器为帧频控制寄存器FRCTL，他是读写的，帧频可设置在50～0．5 Hz之间。

　　2．3　数字图像的输出

　　数字视频流的输出必须通过对芯片内视频数据端口VPORT的读取才能实现。其步骤为：

　　（1）设置地址总线A3～A0为10xx；

　　（2）使能片选CSB（置低电平）与输出使能OEB（置低电平）。

　　则芯片输出数字视频流和VSYNC，HREF，PCLK同步信号。其水平时序和垂直时序如图1所示。
                  
     3计算机并行接口

　　在计算机接口种类日新月异的今天，计算机并口作为一种传统的接口，因为其应用的广泛性和灵活性，仍然在设备控制、数据采集等领域有着广泛的应用。下面对PC机并口常用的数据传输模式和并口寄存器做一介绍。

　　3．1　并口常用的3种数据传输模式

　　（1）SPP

　　早期PC机的并口是基于Centrionics打印机接口设计的，他的数据口只能单向传输（PC输出数据），数据输入只能靠读取4位的状态口，数据传输速率最大不超过250 kb／s［3］。这种标准被