2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
??? 首先將數(shù)字傳感器OV7620的攝像頭安裝在字輪盤垂直上方(采集鏡頭朝下)，將采集到的號碼圖像存儲(chǔ)在DSP內(nèi)部的RAM中，然后利用DSP的BOOTLOAD功能將號碼識(shí)別程序下載到DSP內(nèi)部高速的RAM中，并利用采集圖像的回掃時(shí)間識(shí)別水表號碼，最終在LCD上顯示識(shí)別后的號碼圖像。
2.1 圖像采集模塊
　　OV7620屬于電平觸發(fā)，當(dāng)DSP上電時(shí)設(shè)置為高，BOOTLOADER結(jié)束時(shí)/OVCE有效（它是通過隔離芯片菲利普公司的74ALVCH16245來實(shí)現(xiàn)的）。系統(tǒng)加電復(fù)位后，先由DSP的HPI口產(chǎn)生IIC總線[5]信號來對OV7620工作寄存器進(jìn)行初始化，然后OV7620即可開始按要求輸出圖像信號，包括行同步信號HREF、場同步信號VSYNC、像素時(shí)鐘信號PCLK和數(shù)字圖像信號。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出只采集OV7620低8位（Y7—Y0）亮度數(shù)據(jù)，目的是減少數(shù)據(jù)的處理量。
　　本系統(tǒng)采用SCCB編程模式完成對OV7620的初始化，即將DSP的HPI口設(shè)置為GPIO口來模擬SCCB總線協(xié)議，將HPI中的HD2連接SIO_D，HD3連接SIO_C，通過軟件編程模擬SCCB總線協(xié)議。配置的具體方法是在寫寄存器過程中先發(fā)送OV7620的ID地址，然后發(fā)送寫數(shù)據(jù)的目地寄存器地址，接著是要寫的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)采集過程起始點(diǎn)的精確控制。
　　兩線SCCB功能框圖如圖2所示。

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　　本系統(tǒng)采用VSYNC的上升沿" title="上升沿">上升沿表示一幀新的圖像的到來，水平同步信號HREF高時(shí)開始有效數(shù)據(jù)采集，用PCLK上升沿的到來表明數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，且每來一個(gè)上升沿系統(tǒng)就傳輸一位數(shù)據(jù)，在HREF為高期間系統(tǒng)共傳輸640位數(shù)據(jù)。也就是說：在一幀圖像中，即VSYNC為高電平期間，HREF會(huì)出現(xiàn)480次高電平。而下一個(gè)VSYNC信號上升沿到來則表明分辨率640×480的圖像采集過程的結(jié)束。各個(gè)同步信號的極性選擇通過設(shè)置OV7620對應(yīng)的寄存器完成。
2.2 圖像處理模塊
2.2.1 硬件
　　映射存儲(chǔ)器的配置受到5416外部管腳MP/MC以及處理器模式狀態(tài)寄存器PMST的控制，因此本文所采用的方案是MP/MC=0且OVLY=1的情況。其中OVLY為16位寄存器PMST的第5位，當(dāng)5416上電硬復(fù)位且MP/MC=0時(shí)，片上物理ROM會(huì)映射程序存儲(chǔ)器的FF00～FFFF地址范圍內(nèi)，芯片自動(dòng)調(diào)用片上ROM中固化的Boot loader程序。在MP/MC=0，OVLY=1模式下，實(shí)際能訪問的存儲(chǔ)區(qū)是很有限的，5416的ROM區(qū)基本上保留給DSP芯片本身，DARAM區(qū)同時(shí)被映射到程序映射存儲(chǔ)區(qū)（PROGRAM區(qū)）和數(shù)據(jù)映射存儲(chǔ)區(qū)（DATA區(qū)）上相同的地址范圍上。本系統(tǒng)在軟件方面所需的存儲(chǔ)空間中水表號碼圖大約占8KB，程序約4KB（并利用了OV7620的開窗處理功能）。鑒于5416的片上資源和本系統(tǒng)的需要，外擴(kuò)了一個(gè)FLASH（利用DSP5416的BOOTLOAD功能）。
　　FLASH39VF400的16位數(shù)據(jù)線與DSP5416的16位數(shù)據(jù)線對應(yīng)相連，并將它的片選（/DS）和讀寫信號（R/W）與DSP的對應(yīng)信號相連，以此實(shí)現(xiàn)BOOTLOADER功能。根據(jù)DSP系統(tǒng)程序加載的特點(diǎn)，將FLASH地址為0X8000～0XFFFF的存儲(chǔ)區(qū)在程序下載的過程中映射到DSP的數(shù)據(jù)空間。
2.2.2 硬件電路中的軟件設(shè)計(jì)
　?本系統(tǒng)將采用DSP所兼容的C語言進(jìn)行系統(tǒng)的軟件開發(fā)，包括對信號處理芯片DSP及數(shù)字傳感器OV7620的初始化等設(shè)計(jì)，并用TI公司的開發(fā)工具CCStudio完成系統(tǒng)的軟件調(diào)試工作。本系統(tǒng)在調(diào)試過程中將根據(jù)采集到圖像的實(shí)際情況來調(diào)整軟件程序。水表號碼識(shí)別的難點(diǎn)在于字輪進(jìn)位不完整時(shí)的識(shí)別處理，與平面識(shí)別數(shù)字的區(qū)別在于字輪上數(shù)字是在翻動(dòng)的，因此幾個(gè)碼盤進(jìn)位一半時(shí)容易出錯(cuò)。在識(shí)別過程中，有時(shí)在視窗中出現(xiàn)的數(shù)字可能是半個(gè)或是三分之一等情況，這種狀態(tài)下，識(shí)別原則為：一個(gè)視窗中出現(xiàn)兩個(gè)數(shù)字，如出現(xiàn)的數(shù)字平面大于二分之一，則識(shí)別為該數(shù)字；如兩數(shù)字均為二分之一時(shí)要根據(jù)用戶的具體要求來確定以上面的還是以下面的數(shù)字為準(zhǔn)。由于實(shí)際采集到的圖像與傳統(tǒng)的攝像機(jī)拍到的號碼圖像在清晰度上又有差別，增加了識(shí)別的難度，因此在識(shí)別前的預(yù)處理很重要，如去掉白色噪聲點(diǎn)。由于本文采集的圖像是針對灰度圖的，所以在二值化處理中根據(jù)灰度直方圖選取閾值，有利于提高水表號碼的識(shí)別率^[6]。
2.3號碼顯示模塊
??? VC5416只有兩個(gè)通用I/O" title="I/O">I/O口，即BIO和XF。本系統(tǒng)對主機(jī)通信并行接口HPI和多路緩沖串行接口McBSP進(jìn)行配置用作通用I/O，即本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸出都是利用I/O口實(shí)現(xiàn)的。在顯示部分，將DSP的多路緩沖串口改為通用I/O口，設(shè)計(jì)了一種低功耗的液晶顯示電路,并編輯了液晶驅(qū)動(dòng)程序。
??? 本系統(tǒng)采用金鵬電子公司生產(chǎn)的3.3V電源的OCM12232-4點(diǎn)陣型液晶顯示模塊，橫向有122個(gè)點(diǎn)，縱向有32點(diǎn)。它可以顯示兩行16×16的點(diǎn)陣字符，可同時(shí)顯示中文字符和英文字母。
　　由于該點(diǎn)陣型液晶不帶字庫，故先編寫0～9的字庫實(shí)現(xiàn)了字符的顯示。且對OCM12232內(nèi)部兩個(gè)控制器SED1520進(jìn)行寫命令或數(shù)據(jù)的操作，在驅(qū)動(dòng)程序部分設(shè)定了顯示起始位置、上下行、字符寬度等參量。
3 試驗(yàn)結(jié)果
　　采集圖像的條件：OV7620的開窗為200×40mm，光源為普通的白熾燈。
??? 圖3的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5cm左右的物距下采集到的號碼圖像很模糊且只能采集到2～3個(gè)號碼，同時(shí)發(fā)現(xiàn)OV7620采集圖像不是沿垂直方向采集，而是傾斜一定角度采集的。

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　　圖4根據(jù)圖3的情況，適當(dāng)調(diào)整了鏡頭焦距及水表和鏡頭之間的物距，并調(diào)整了光源的亮度。這樣采集到的圖像較前次清晰且可采集到3～4個(gè)號碼。

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　　圖5所采集到的圖像有光斑，其原因是水表盤表面的突起引起的，因此光源的照射位置對采集到圖像的質(zhì)量有很大的影響。

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　　以上試驗(yàn)結(jié)果表明，明亮、穩(wěn)定、均勻的光源很重要，這樣才能將被測物與背景明顯地區(qū)分開來。更重要的是適當(dāng)調(diào)整焦距，圖5是在適當(dāng)?shù)慕咕嗪凸庠戳炼认碌玫降慕Y(jié)果。