作者：南京航空航天大学 纪宗南 来源：《单片机与嵌入式系统应用》

摘要：重点介绍基于soc的数字摄像系统的工作原理和内部电路。最后对其芯片和系统性能进行简要说明。 关键词：嵌入式系统 数字摄像机（dsc） soc 1 概述 数字摄像机的最大特点在于信号数字化。它由成像芯片ccd将静止或活动的图像分解成像素，并转换成电信号。这些信号由数字摄像机内的数字信号转换器转换成数字信号，再经微处理器进行图像处理和数据压缩编码后送到内部或外部存储器，同时也可送到lcd/tv显示屏。 存储器中的数字信息通过接口输入电脑再变成图像。借助于cpu所提供的图像处理软件，按人们意愿进行加工、编辑等处理，然后由彩色打印机制成一张理想的图像。更重要的是，数字委员会还能通过电脑网络传到世界各地。

与模拟摄像机相比较，数字摄机具有如下特点： *图像以数字方式存储，这样便于保存、传送和重复使用，从而免除胶片冲洗和图像扩印。 *利用电脑可对图像进行修改、编辑等加工处理，也可输入电视和上网观看。 *可通过电脑网络进行远距离传送，且具有速度快、干扰小、质量高等优点。 本文介绍的数字摄像系统是由单片大规模集成电路lsi组成，它能以30帧/s的速率传送全运动图像或连续图像，并具有体积小、功耗低、传输速度快、分辨率高的特点。 2 工作原理 数字摄像系统的原理如图1所示。该系统由ccd信号处理器、m-jpeg编***、32位risc-cpu、ntsc编码器、dram控制器和各种外设接口等组成，是典型的嵌入式系统。 来自ccd的信号，经彩色校正的y/c分离后，通过a/d转换器转换为10位的数字信号，写入动态存储器dram中的帧缓冲器，作为yuv（4：2：2）图像数据。这些数据又被传送到ntsc/pal编码器进行编码，最后由lcd显示习显示。当释放快门时，这些数据同样要传送到m-jpeg芯片中，经1/10和1/20压缩编码处理后存储到dram中的jpeg编码区域。risc-cpu把压缩数据转换成文件格式数据，然后写到外部存储器中，如微驱动。在放像时，数据的流向与上述（摄像）相反。解码后的图像在lcd显示屏上显示。 该系统采用三总线分技术，即把信号总线（228 mb/s）、cpu总线（114 mb/s）和外设总线（57 mb/s）分开，使用risc芯片（32位嵌入式微处理器）能有效、高速地处理信号，以避免需要存储大容量图像数据和外设处理速度慢的矛盾。这种总线分离技术不仅能解决通信拥挤问题，还能实现高速、高分辨率图像处理、是该系统重要特点这一。 3 几个重要电路 3.1 ccd信号处理电路 为了能对1360×1042（1.5m）像素的信号进行实时处理，该电路采用像素原色逐行扫描ccd摄像技术。ccd信号处理器是数字摄像机（dsc）中的关键电路，它的优劣将直接影响dsc的性能。该电路由原始数据校准模块、彩色处理模块、数字放大模块、rgb-yuv转换模块和图像质量调节模块组成，如图2所示。其中原始数据校准模块由数字钳位、像素校准白色平衡、自动强制和伽码校准电路组成。 利用4个行存储器，彩色处理模块能把原始ccd数据转换为rgb数据。为了减小行存储器的容量，特在信号处理模块中采用新型扫描技术，好把图像帧分成若干小块，分别在各自小块进行扫描。 与普通ccd信号处理电路相比，该电路具有如下特点： （1）只需要4个行存储器，就能实现高质量和高速图像放大处