3.3 CMOS图像采集模块
视频源信号来自于一个高度集成的CMOS数字图像传感器模块MB86S02，它是富士通的产品。它不但集成了CMOS图像传感器阵列、自动增益信号放大器、模数转换器，还包括了色彩信号处理和微型镜头，包含了图像采集的所有前端处理，可以直接输出数字信号。模块的系统框图如图25-10所示。
MB86S02基于CMOS工艺，使用有源像素传感器，与传统的CCD传感器相比有很多不同点。CMOS技术的最大优点是每一个像素单元可以集成一个或多个晶体
管，这样就具有了低功耗和小型化的优点，非常适用于手持设备应用，可以降低系统功耗、体积，提高电池效率；它的高度集成性大大简化了图像应用系统的设计。
如图25.11所示是MB86S02的实物图。
MB86S02的特性如下：
·1/7英寸图像传感器，有效像素为352x288共11万像素；
·超低功耗30mW@15fps;
·输出8位CMOS电平并行数字信号，YCbCr422或YUV422格式；
·色彩信号处理包括：自动增益、自动曝光、自动白平衡、Gamma校正等；
·寄存器设置通过标准I2C串行接口；
·支持CIF(352×288)、QCIF (176x144)格式；
·CCIR656标准头输出；
·抗闪烁功能；
·低功耗模式； ．
·掉电模式功耗为3μw。
MB86S02的引脚定义如表25-2所示。
由于MB86S02采集的数字信号格式为YCbCr或YUV，而VGA显示器需要的是RGB分量信号，所以如果想把MB86S02采集的图像直接显示在VGA显示器上，还需要进行YCbCr或YUV到RGB的颜色空间转换。
YCbCr和YUV是基于亮度与色差的颜色空间，RGB则是基于红绿蓝三基色的颜色空间。它们之间转换的理论公式为：
实现8位字长的YUV到RGB转换，为了实现高速转换和宽度扩展，简化了理论公式为：
其中，0.194倍的U分量用查表的方法得到，0.5倍V则直接用右移一位实现。经过这样的简化后，整个转换可以在两个时钟内完成，经过测试转换效果比较理想。
4 软件设计
4.1监控主程序流程
如图25.12所示是ARM主程序流程图。ARM处理器获取图像信息，执行压缩程序，压缩后的文件通过公共电话线路传递到监控主机端。由于系统采用相同的图像分辨率和常量
表，所以文件头都相同。为了减少传输数据量，不传送文件头，文件头在监控主机端由软件自动添加。
本系统还使用调制解调器通过公共电话网来建立远程数据连接，在远程图像监控终端处的调制解调器处于待命状态，它使用“ATS0=3&DOW&W1”命令设置为自动应答方式，在3次振铃后自动摘机，经历“数据风暴”以后与主叫方建立连接。监控中心的调制解调器由监控软件控制拨号建立连接或者挂断连接。
数据连接建立好后ARM会接收到“CONNECT”字符串，表明通信线路连接成功，此时就可以像使用普通串口一样使用调制解调器建立的远程数据连接。ARM接收到从监控中心发来的采集命令后，依次完成图像采集、压缩处理，然后通过串口以ASCII码形式直接发送图像数据到监控中心，完成一次操作后等待下一个采集命令。
4.2程序代码说明
限于篇幅，这里仅给出有关图像和视频处理的程序，包括采集的图像直接显示在VGA显示器上进行的YCbCr或YUV到RGB的颜色空间转换。
以下是编码头文件的程序。