基于ARM和FPGA的智能小車監控系統

2．2 網絡傳輸模塊電路設計
網絡傳輸模塊選用DAVICOM公司推出的一款高速以太網接口芯片DM9000A，內部集成10／100M物理層接口，16 KB SRAM用作接收發送的F-IFO緩存，支持8／16 b內存數據存取接口。
S3C2440A內部沒有專用以太網控制器，需要外部總線外掛一個以太網控制器，才能實現S3C2440A連接以太網的需要，該系統選用DM9000A作為以太網的物理層接口。DM9000A與S3C2440A的連接比較簡單，如圖4所示。S3C2440A數據總線DATA0～DATA15與芯片的SD0～SD15連接；地址線ADDR2與芯片的CMD連接；片選線nGCS3與芯片nCS的相連；9號外中斷與芯片的INT相連。DM9000A以太網控制器的工作基址為0x300，而S3C2440A的地址線ADDR2與芯片的命令／數據使能端CMD相連，所以對其進行操作時的地址是0x300(地址端口)或0x304(數據端口)。
2．3 運動控制電路設計
速度采集模塊由紅外傳感器和脈沖整形電路組成，經整形后的脈沖送往ARM中斷進行脈沖捕獲。運動控制模塊選用型號為RS-380SH的直流電機控制車模的前進或后退，選用型號為FUTABA-S3010的舵機控制車模的轉向，電機驅動芯片選用L298N實現對電機調速、正反轉的控制。

該系統運動控制包括電機控制和舵機控制兩部分。電機控制如圖5所示，PWM1，PWM2用于控制電機的轉速，IN11，IN12，IN21，IN22用于控制電機正反轉。舵機控制電路簡單，外接有3根線，紅色為電源線，黑色為地線，另外一個為PWM信號輸入線。兩者的主要控制信號是PWM信號，S3C2440A發送命令控制FPGA輸出占空比可調的PWM信號。舵機PWM信號的周期固定為20 ms，脈寬分布在1～2 ms之間，因此選定PWM信號頻率為50 Hz，占空比固定在5％～10％之間。直流電機PWM信號頻率選定10 kHz，占空比可在0％～100％波動，當IN11=1，IN12=0，電機正轉且轉速隨PWM1信號的占空比不同而變化，當IN11=0，IN12=1，電機反轉且轉速也隨著PWM1信號占空比變化。

3 系統軟件設計
3．1 圖像采集驅動開發
該系統圖像采集模塊硬件電路由CMOS圖像傳感器芯片和S3C2440A的CAMIF單元組成。為此在編寫圖像采集驅動程序時，就需要對圖像傳感器芯片的寄存器和S3C2440A的CAMIF單元的寄存器同時配置，否則就得不到正常圖像。S3C2440A以I2C總線的方式對CMOS圖像傳感器芯片的寄存器進行配置。
在WinCE下，圖像采集驅動是基于流接口設計的。首先在CIS_Init函數下對相機接口的寄存器進行配置，主要配置功能包括：設置相機接口輸出時鐘；設置圖像輸入輸出格式；設置裁剪圖像偏移量；設置幀緩沖區中圖像像素大小；設置編碼通道和預覽通道幀緩沖區起始地址。然后S3C2440A以I2C總線方式對OV9650的寄存器進行配置，需要注意的是相機接口的配置功能要和OV9650的配置功能完全一致，否則采集不到圖像，兩者之間通信協議如圖6所示。最后利用API函數CreateThread()創建中斷服務線程。

中斷服務線程函數負責具體的中斷操作，在該線程函數內利用CreateEent()函數創建CAMIF單元的中斷事件。然后調用InterruptInitia-lize()函數將該中斷事件與CAMIF單元的邏輯中斷相關聯。最后調用Wait For SingleObject()等待中斷事件的到來，當中斷到來時，將讀取事件置位，在應用程序中即可利用ReadFile()函數讀取YCbCr數據，為圖像壓縮提供數據源。