让CCD图像采样更快！

王***

今年的智能车竞赛，STC组别通常使用的是CCD图像传感器。
CCD图像传感器是什么呢？其实就是普通的摄像头只取一行的效果，对于普通的赛道循迹来说，完全是够用的。


不过随着车友们的速度越来越快，CCD图像的帧率就变得重要起来了，普通的70帧到80帧的速率已经不能满足车友们的控制需求了
那么，应该如何提高单片机读取CCD图像的速度呢？
这里给出一种使用PWM同步触发ADC，通过ADC中断对图像进行保存的思路，这种方法图像曝光间隔稳定，图像质量好，ADC采样点可以调节，并且不会堵塞占用系统资源。
这里给出一个示例程序，其中使用的是PWM1P引脚P2.0和ADC0引脚P1.0，设定的采样频率是300帧左右。

<font size="5">u16 set_period = 1300;//采样周期
u16 set_ccr = 250;//采样时间点
u16 adc_tmp[128] = {0};
u16 ADC_Cnt = 0;    // ADC缓冲计数
bit ADC_Finish = 0; // 成功置1

void PWM_Init(void)
{
    EAXFR = 1; // 使能访问外部XFR
    PWMA_PS = 0x01; // 高级 PWM 通道输出脚选择位
    PWMA_ENO = 0x01;
    PWMA_CNTRH = 0x00;
    PWMA_CNTRL = 0x00;
    PWMA_ARRH = (u8)(set_period >> 8); // 设置周期时间
    PWMA_ARRL = (u8)set_period;

    PWMA_CCR1H = (u8)(set_ccr >> 8);
    PWMA_CCR1L = (u8)(set_ccr);

    PWMA_CR2 = 0x30; // 设置比较捕获打开ADC

    PWMA_CCER1 = 0x00; // 写 CCMRx 前必须先清零 CCxE 关闭通道
    PWMA_CCMR1 = 0x60; // 通道模式配置
    PWMA_CCER1 = 0x01; // 配置通道输出使能和极性

    PWMA_BKR = 0x80;  // 使能主输出
    PWMA_CR1 |= 0x01; // 使能计数器

    ADC_CONTR = 0; // 固定打开0通道
    ADC_POWER = 1;
    ADC_EPWMT = 1;
    ADC_FLAG = 0;
    ADCCFG = 0x20; // 调整为右对齐，ADC时钟速度最快
    ADCTIM = 0x9f; // 最大采样时间
    EADC = 1;
    PWMA_IER = 0x01;
}

void ADC_Isr(void) interrupt 5
{
    ADC_FLAG = 0;
    if (ADC_Cnt >= 128)
    {
        PWMA_CR1 &= ~0x01; // 暂时关闭PWMA
        ADC_Finish = 1;
    }
    else
    {
        adc_tmp[ADC_Cnt] = ((u16)ADC_RES << 8 | ADC_RESL);
        ADC_Cnt++;
    }
}

void Start_Get_Image(void)
{
    PWMA_CR1 &= ~0x01; // 暂时关闭PWMA
    PWMA_CNTRH = 0x00;
    PWMA_CNTRL = 0x00; // 计数清零
    PWMA_ENO = 0x00;   // 关闭PWMA端口输出
    CCD_CLK = 1;
    CCD_SI = 0;
    CCD_CLK = 0;
    CCD_SI = 1;
    CCD_CLK = 1;
    CCD_SI = 0;
    CCD_CLK = 0;
    ADC_START = 1;
    PWMA_ENO = 0x01;  // 使能输出，小脉冲
    ADC_Cnt = 0;      // 从零开始计数
    PWMA_CR1 |= 0x01; // 启动PWMA定时器计数
    ADC_Finish = 0;
}</font>
复制代码

这里，使用的是PWM1P的CCR比较事件触发的ADC采样，adc_tmp[128]是用于缓存一帧图像的数组，每次读取完成以后会给ADC_Finish标志位置1。
程序内只需要启动Start_Get_Image()函数，然后等待ADC_Finish标志位变成1，处理完图像后，再次将ADC_Finish标志位变成0后，重新开始获取图像流程即可。
当然，如果追求更快的速度，可以加入双缓冲机制，使得图像采样可以不用等待图像处理完成。
以上程序仅供交流，确保是能用的。如果想要更改为其他的引脚，可以参考技术手册进行更改。

嵌入***

请问一下楼主， 这个CCD的具体型号有吗？ 没有参赛主要是想研究下这个图像处理循迹的这一方面

小涵***

感谢分享，还没接触过CCD图像传感器

lly***

这个ccd循迹的功能要好好学学，能多点资料吗？

王***

嵌入*** 发表于 2024-7-7 07:44
请问一下楼主， 这个CCD的具体型号有吗？ 没有参赛主要是想研究下这个图像处理循迹的这一方面 ...

是tsl1401
128个像素的图像传感器

嵌入***

王*** 发表于 2024-7-7 11:47
是tsl1401
128个像素的图像传感器

这玩意有点贵啊

王***

嵌入*** 发表于 2024-7-7 17:28
这玩意有点贵啊

直接买传感器价格在25左右，还是可以接受的。
成品模块因为比赛溢价有点严重

嵌入***

王*** 发表于 2024-7-7 18:27
直接买传感器价格在25左右，还是可以接受的。
成品模块因为比赛溢价有点严重 ...

那倒是可以 可以买个研究下

欢迎哈***

王*** 发表于 2024-7-7 11:47
是tsl1401
128个像素的图像传感器

能发个具体的购买链接吗

王***

欢迎哈*** 发表于 2024-7-10 11:03
能发个具体的购买链接吗

可以按照关键词和店铺名称来搜索，这个是淘宝的