毕业设计（论文）-基于STM32的视频传输系统设计.doc

本科生毕业论文（设计）册 学院 职业技术学院 专业 应用电子技术教育 班级 2013级 学生 指导教师 河北师范大学本科毕业论文（设计）任务书编 号： 论文（设计）题目： 基于STM32的视频传输系统设计 学 院： 职业技术学院 专业： 应用电子技术教育 班级： 2013级 学生姓名： 光 学号： 2013015213 指导教师： 刘亚川 职称： 讲师 1、 论文（设计）研究目标及主要任务研究目标：以STM32F767处理器为核心，完成视频传输的理论计算，并且完成实物制作主要任务：设计电路原理图，编写所需程序，完成作品设计与制作。2、 论文（设计）的主要内容系统设计方案选择，芯片选择，硬件电路设计，系统软件设计，仿真及调试，实物制作。3、 论文（设计）的基础条件及研究路线基础条件：STM32处理器的理论知识，相关软件硬件设施齐全研究路线：首先了解处理器的工作原理，方案的论证与选择，设计并分析硬件原理图；由C语言编写该系统的源程序，理论计算并做出实物。4、 主要参考文献1 蒙博宇编.STM32自学笔记M北京：北京航空航天大学出版社，20132 刘火良，杨森编.STM32库开发实战指南M北京：机械工业出版社，2013.53孟立凡编.传感器原理及技术M.北京：国防工艺出版社，2005.4张正伟编.传感器原理与应用M.北京：中央广播电视大学出版社，2002.5 张建编.STM32嵌入式微控制器快速上手M.北京：电子工业出版社.2014.56 Joseph Yiu编. ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南(第3版)M.北京：清华大学出版社，2001.67杨素行编.模拟电子技术基础简明教程M.北京：高等教育出版社，2006.8余孟尝编.数字电子技术基础简明教程M.北京：高等教育出版社，2006.9 朱升林编.嵌入式网络那些事.M.中国水利水电出版社，2009.5、 计划进度阶段起止日期1查找有关资料，了解毕业设计研究设计的内容2017.1.5-2017.2.222根据设计内容编写开题报告2017.2.23-2017.3.33根据计划开始编写毕业论文，完成初稿2017.3.4-2017.4.154在老师的帮助下修改论文初稿，完成论文2017.4.16-2017.5.15准备毕业答辩2017.5.2-2017.5.15指 导 教师： 年 月 日教研室主任： 年 月 日河北师范大学本科生毕业论文（设计）开题报告书 职业技术 学院 应用电子技术 专业 2017 届学生姓名武晨光论文（设计）题目基于STM32的视频传输系统设计指导教师刘亚川专业职称讲师所属教研室实验教研室研究方向视频传输课题论证：（一）选题背景：视频监控系统广泛应用在街道、学校、银行、超市的日常监控、防盗等领域，其重要性不言而喻。而智能家居中的应用相较于其他监控模式逊色很多，虽然近年来家居视频监控的快速发展成逐年增长的模式，但是模拟视频传输仍然占据了大部分的市场，传统的视频监控系统通常采用有线网络的方式进行传输，而且其问题存在在布线困难、成本高、灵活性差、维护困难等缺点;而基于ARM的无线视频监控的出现虽然弥补了一些不足，但是还是存在着视频压缩效率不高，监控范围不宽泛的缺点。 （二）研究意义目前视频监控已进入一个高速发展的时期。而视频监控的最大问题就是视频传输，因为视频标准有720P，1080P的多种标准，但数据量都很大，会占用很大的带宽，因此视频传输方案设计显得尤为重要。与文本，数据和语音相比，数字视频巨大的数据量使得未经压缩的数字视频很难在实际中应用。例如对于高清清晰度数字电视（ITUR709）每秒数据量高达884.7Mbits，而地面广播系统的传输带宽仅有6M到8M。数字信号的传输码流决定了数字系统的通频带宽，容量和信号的处理难度。如此高的传输码率目前任何实用的存储，传输及数字处理系统都难以胜任。实验表明176x144的YUV原始视频在10Mbps的LAN上的传输速率是2帧/秒左右。可见，未压缩的视频在Internet上的传输效果是无法容忍的。而且会很容易地将Internet资源吞没，造成网络拥塞甚至崩溃。要实现图像数字化处理，就必须采取措施大幅度的压缩视频信号的数据量。从信息论观点来看，视频作为一个信源，描述信源的数据是信息量（信源熵）和信息冗余量之和。数据压缩实质上是减少冗余量。冗余量的减少可以少数数据量而不减少信源的信息量（信息熵）。多媒体视频信号的冗余度存在在于结构和统计两方面。统计冗余就是在视频信号中，各符号出现的概率不等于造成的冗余。结构上的冗余度表现为很强的空间（帧内）和时间（帧间）相关性。一般情况下画面的大部分区域信号缓慢，尤其是背景部分几乎不变。因此，视频信号在相邻像素间，相邻行间，相邻帧间存在强相关性，这种相关性就表现位空间冗余和时间冗余。此外，人眼对图像的细节分辨率，运动分辨率和对比度分辨率的感觉都有一定的界限。致使对图像的处理时引入的失真不易察觉。任会认为图像是完好的或足够好的。因此可以在满足对图像质量一定的要求的前提下，减少表示信号的精度，可以实现数据的压缩。方案设计：（1） 研究内容:视频图像的网络传输（2） 研究方法:理论计算，资料查找和学习，并独立制作。 （三）解决的关键问题:采用高清摄像头采集视频图像并得到硬件压缩编码成JPEG格式,在基于收发双方都遵循的网络通信协议上，接收机得到JPEG格式的帧数据，再经过一系列解码最终在显示屏上进行显示。进度计划：第一阶段 2017.1.5-2017.2.22：查找有关资料，了解毕业设计研究设计的内容；第二阶段 2017.2.23-2017.3.3：根据设计内容编写开题报告；第三阶段 2017.3.4-2017.4.15：根据计划开始编写毕业论文，完成初稿；第四阶段 2017.4.16-2017.5.1：在老师的帮助下修改论文初稿，完成论文； 第五阶段 2017.5.2-2017.5.15：准备毕业答辩；指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日 河北师范大学本科生毕业论文（设计）文献综述一、国内外研究现状目前，公共安全领域、行业用户和个人用户都广泛采用了各种视频监控系统，涵盖了交通、机场、银行、企业厂房、大型购物商场、连锁超市及居民住宅等各种应用场合。虽然部分场合仍在采用传统的模拟监控系统，但数字视频监控系统已占绝对优势，并且随着电子设备价格的不断降低得到更深层次的普及，对其进行研究有着重要的经济价值，受到国内外各厂商及通讯运营商的普遍重视。现今市场上有两种数字视频监控系统，一种是以数字录像设备(硬盘)为核心的数字硬盘录像系统，另一种则是以嵌入式视频Web服务器为核心的嵌入式视频Web服务监控系统。二、发展趋势目前视频监传输技术的发展正向全IP网络视频监控方向迈进，网络视频会议、家庭远程监控等商业需求不断涌现。与此同时，监控系统正朝着智能化和移动化的方向发展，智能视频及移动监控等新概念成为众多商家的新推广点。智能视频( IV ,Intelligent Video)源自计算机视觉(CV,Computer Vision)技术，能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。智能化视频监控能够利用模式识别算法识别出对象类别、分析对象活动、去除无用信息，对监控画面中的异常情况发出警报，在无需人工干预的情况下将信息路由传输到正确节点。三、存在问题 1、处理器的帧频压缩速度慢。 2、原始视频流占用带宽大。3、为达到视频播放流畅，需要建立一个适当的缓存调度机制，增加了系统复杂度。4、通用操作系统Windows 95/98/NT, Linux等文件系统庞大，视频处理要求硬盘工作在多工状态，普通硬盘逻辑极易导致系统的不稳定。四、参考文献依据 1 吕优，张九根.安防视频监控系统设计研究J.低压电器，2009, (14): 36-39. 2 余腊生，刘勇.基于网络的智能视频监控系统的设计与实现J.计算机工程与设计，2009, (16):3879-3882.3陆其明.Directshow开发指南M.清华大学出版社，2003, 12. 河北师范大学本科生毕业论文（设计）翻译文章外文翻译： 视频传输技术 作者：尼尔马修 单位：普林斯顿大学本文研究的主要内容是开发一个可跨域访问的IP网络视频监控系统，该系统提供实时视频传输、视频文件录制及传输服务。设计开发了基于PC的视频服务系统，该系统由负责视频采集及传输的控制端、负责管理用户及控制端连接的服务器及负责视频播放的客户端组成，很好地满足了实际的跨域应用需求。视频服务器是整个系统运行的重要环节，双网卡的结构设计使其能够分别响应客户端和控制端的连接。为提高服务器的多用户响应性能，设计开发了线程池类对多任务及多线程实现管理。随着无线通信和数字视频编码技术的发展，无线局域网、家庭无线视频监控网关等无线多媒体通信成为无线通信业务的新需求，嵌入式视频传输技术在安防、交通等行业得到了广泛应用。设计并实现了基于的嵌入式无线视频传输系统。该系统能够支持和视频信号的实时采集、硬件JPEG压缩编码、有线网络或者无线局域网WIFI传输，同时能够对视频采集区域内的场景进行运动检测和视频录制，远端的用户可以通过浏览器实时观看前端采集的视频场景，并可以通过浏览器对系统进行参数设置，用户同时能在本地通过红外遥控器对系统进行参数设置，并对录存视频文件进行本地回放。人们对视频监控的性能要求不断提高，传统的视频监控系统己发展为嵌入式网络视频监控系统，同时编码标准化、传输网络化、显示高清化也成为当前研究的热点。为满足目前安防监控中高清视频采集、编码、传输的特殊需求。选择了TI公司针对高清图像应用的达芬奇技术平台，运用了2011年新颁布实施的安防领域的视频编码国家标准进行视频的编码，同时通过RTP协议的优化对网络传输进行控制。对嵌入式高清视频监控传输系统进行了整体设计，包括视频采集、编码、传输、客户端功能的方案设计。其中重点是进行了视频传输模块的设计，文中较详细地描述了该模块的设计思想、设计原理以及运行逻辑、子模块和接口的设计。最后通过客户端展现视频监控传输系统的功能设计，并经过系统测试使相应功能得以实现，通过Ethereal网络分析软件使传输速率控制算法在实际环境中得到了验证.视频传输系统是整个视频监控系统的核心系统之一。本文就嵌入式硬件平台的选择、视频传输模块的设计和传输速率控制算法的优化进行了研究，旨在进一步提高嵌入式视频监控系统的性能，提高高清视频大数据网络传输的效率，减少传输过程中的丢包率和间隔抖动，保证视频传输的服务质量，实现高清视频的采集、编码、传输，以及在客户端软件或者浏览器上的视频实时监控。原文： Video transmission technology Author：Neil.Matthew Unit: Princeton University This paper focuses on developing a surveillance system based on IP network which can offer cross-domain video access. The system provides real-time video transmission, video recording and transmission services. This paper developer a PC-based video service system, including a terminal for video collection and transmission, a server for the connection management of the client and the terminal, and a client for video play. The system is well positioned to meet the actual demand of cross-domain video surveillance.With the development of the wireless communication and digital video encoding technology, wireless multimedia communication services have become the new demands of wireless communication business,such as wireless LAN、household wireless video monitoring gateways,etc.The embedded video transmission technology has been widely used in security, transportation and other industries.This paper proposes an embedded wireless video transmission system based on the dual-core processor TMS320DM365 according to the actual requirement.The system can support video capturing,hardware H.264 encoding compression and wired LAN or wireless LAN(WIFI) transmission for the real-time video of standard definition(D 1)or HD (720P).Meanwhile it can detect the movement of objects within the scope of and support video recording.The remote users can view the real-time video scenes captured by the front-end and set the system parameters through a browser.The users can also set the system parameters and playback the recorded video files locally with the help of infrared remote controller.With the development of embedded and network technology, and continuously improvement of the performance requirements, traditional video surveillance system has been developed heading towards the embedded network one.Recent central issues in researches have been coding-standardization, transmission network and displaying high definitio nization. The aims of this study are: how the related new technologies can be used to design video surveillance transmission system, in order to fulfill the special needs of security monitoring in high-definition video capture, encoding and transmission.The author presents an overall design of an embedded high-definition video surveillance transmission system, including the design of video capture, encoding,transmission and client functions, which focuses on the video transmission module design. A detailed discription has been given out concerning the module design ideas and principles, operating logic, sub-module and interface design. The Fnal design of the clients, shows the way how the video surveillance transmission functions. With the assistance of the Ethereal network analysis software, the algorithm has been The research is based on the current mainstream embedded video surveillance transmission system. First part aims at the introduction of the research status, embedded technology, video encoding technology, and network transporting protocol. The system design uses the embedded Linux operating system. As for the hardware support, DaVinci technology platform of TI Company, which is the expert in high-definition imaging applications, and the latest the chip , are selected; so as the standard for video encoding which is implemented in 2011，and RTP for the network transmission control. Microwave sensors and infrared sensors difference is mainly: microwave sensor, also known as microwave radar, reaction to the movement of the object, and reaction speed, suitable for walking speed normal personnel through the place, its characteristic is that once the door near the staff dont want to go out and motionless, radar will no longer response, automatic door will be closed, likely clamping phenomenon. Infrared sensors, exist in response to the object, regardless of whether or not mobile staff, as long as in sensor scanning range, it will respond. Reaction speed is slower than the microwave sensor of infrared sensors.本科生毕业论文设计题目 基于STM32的视频传输系统设计 作者姓名 武晨光 指导教师 刘亚川 所在学院 职业技术学院 专业（系） 应用电子技术教育 班级（届） 2017届 完成日期 年 月 日 摘 要这些年，由于soc集成度的提升，嵌入式处理器速度和性能得到大幅度提高。同时基于数字的视频流编码和解码技术也得到快速发展，以及通信网络视频流传输技术的发展。视频监控技术得到快速发展。嵌入式处理器有着很多别的无可比拟的优点，可以有很小的功率损耗、相比其他处理器低很多的成本。所以用嵌入式处理器做网络监控在很多行业得到应用。考虑到实际的应用情况和应用环境，选择STM32F767处理器作为这个系统的主处理器，该处理器基于Cortex-M7内核,主频到达216MHZ，并支持硬件解码，内部集成MAC协议层。可以使用外部的PHY控制接口实现主处理器与外部进行太网通信的。该系统移植UCOSIII操作系统，基于LWIP精简的TCP/IP协议栈实现图像的及时采集和快速传输，支持最高1280*800 的图像，也就是720P的图像显示。可实现对远端图像的实时采集显示，并通过上位机显示当前帧率，图像大小等详细信息。通过自己的代码编写和电路调试，该系统实现功能，可以进行流畅的视频图像采集和网络传输并通过上位机实时显示。关键词：网络视频流传输；嵌入式处理器；UCOSIII操作系统；TCP/IP协议栈；上位机AbstractIn recent years, with the improvement of embedded microprocessor performance and digital video codec technology, communication network video streaming technology development. Video surveillance technology has been rapid development. Because the embedded processor has a unique advantage, low power consumption, low cost. So based on embedded network monitoring technology in many industries are widely used. Based on the actual application requirements and cost-effective, the system selected STMicroelectronics STM32F767 processor, the processor based on the Cortex-M7 core, clocked at 216MHZ, and supports hardware decoding, internal integration MAC protocol layer. Ethernet communication can be quickly achieved via an external simple PHY interface. The system transplanted UCOSIII operating system, based on LWIP streamlined TCP / IP protocol stack to achieve timely image acquisition and fast transmission, support up to 1280 * 800 images, that is, 720P image display. Can be achieved on the remote image of the real-time acquisition display, and through the host computer to display the current frame rate, image size and other details.Through their own code and circuit debugging, the system to achieve the function, you can smooth video capture and network transmission and real-time display by the host computer.Key word： Network video transmission; embedded processor; UCOSIII operating system; TCP / IP protocol stack;Host computer目 录摘 要IAbstractII1、绪论11.1 选题背景与意义11.1.1 选题背景11.1.2 选题意义11.2 视频传输系统简介12、系统设计32.1 图像传感器模块选择32.2以太网模块选择32.2.1以太网的简介32.2.2以太网模块选择32.3主处理器选择43、系统硬件设计53.1电源模块电路设计53.2控制器电路设计53.2.1 控制器核心板原理图53.2.2 控制器底板原理图63.3以太网电路设计63.4 图像采集电路设计73.5 串口通信电路设计83.6 显示屏电路设计83.7 按键电路设计94、系统软件设计104.1 主程序工作流程图104.2 UCOSIII操作系统任务分配104.2.1 UCOSIII操作系统104.2.1 UCOSIII操作系统移植104.3 以太网的图像传输114.3.1 LWIP协议栈简介114.3.2 LWIP移植114.3.3 LWIP传送图像数据124.4图像传感器的驱动124.4.1 SCCB通信124.4.2 OV5640模块的驱动134.5上位机介绍145、系统测试结果155.1图像采集及帧率测试156、总结16参考文献17致谢18一、绪论1.1 选题背景与意义1.1.1选题背景： 当今随着嵌入式高速发展，图像数据可以得到及时并有效的处理，嵌入式视频流传输技术应用广泛，我们常见的应用例如在高速公路、银行部门、便利超市的普通视频监控。在我们的生活领域越来越扮演者不可或缺的角色。因为视频的采集技术和视频图像处理技术的发展。近些年信息以爆炸式的增长，对该类产品的需求越来越多。例如常见的飞控，在一些稍高端的飞控上安装了视频流采集系统，可以在控制端看到实时的图像数据，这样就可以用在抢险救灾现场，林场巡视等。在不久的将来这类产品将会更多的出现在你我的日常生活中，但是模拟视频传输技术还是占市场主流，数据线的交叉混合传输作为老式的基于模拟视频流监控系统，外部再进行做抗干扰处理，不仅步骤繁琐，而且其存在着许多明显缺点：需要单独布置数据线、通用性差、不方便维护、抗干扰能力差等缺点;因此对于图像的采集并进行数据压缩以及及时有效传输成为了一个新的需求。1.1.2选题意义：当今科技的迅速发展，使我们生活在一个信息爆炸的时代。社会的信息化是高速发展的标志，图像信息是现如今最重要的获取信息的途径。因为图像带有数据鲜明，直观，清晰易懂，并可让人在短时间内可以迅速记住的优点。据一些信息统计，我们日常生活的80%的信息源于图像信息，图像信息象且信息量大等特点，在现实生到了非常大的作用。按照现代人的生活需求，图像信息已经是我们当前获取信息的主流，并将继续下去。 当今社会，由于有色图像的数字式采集，数据压错以及网络传输与实时图像处理技术的迅猛发展，数字视频图像的实时采集成为整个图像采集处理系统的是否可靠的先决条件，图像采集的好坏会直个图像处理系统的功能。通常对于一个图像传输及处理系统而言，最前端图像采集系统的好坏直接影响到整个后续系统的操作，因此对图像采集部分的要求最为的严格，在一个系统中如果有必要，可以对图像采集部分进行矫正。所以当于高性能的图系统的研究是一个重要课题。 综合所述，本文最终设计了一个基于微处理器STM32f767的视频流的采集与有效传输的系统。1.2 视频传输系统简介该系统通过使用STM32f767作为主处理器，同时使用图像传感器实时采集图像流，而且该图像模块还具有直接生成JPEG格式数据的功能，所以可以把采集的图像信息压缩成JPEG格式数据，并通过图像传感器的硬件高速DCMI接口与处理器的硬件DCMI通信接口通信。基于该处理器得到裁剪的UCOSIII操作系统把摄像头模块传输来的图像数据作为一个任务进行打包处理，并通过移植的LWIP精简TCP/IP协议将图像数据打包成数据流发送，最终通过以太网传输到我们的上位机进行显示。系统框架图如图1.2ov5640图像采集主处理器数据打包上位机显示图1.2 系统组成框图2、 系统设计2.1 图像传感器模块选择整个完整系统的最前端是图像采集模块，如果图像传感器达不到要求，整个系统也就无法谈起。所以选择一个好的图像传感器是重中之重。OV564是OV（ OmniVision）公司生产的一款 CMOS QSXGA（ 2592*1944）图像传感器，提供了最高 500W 像素摄解决方案，并可以实现自动对焦，可以达到该系统的图像传感器的要求。同时该传感器还具有很多优点，例如工作电压低，工作稳定可靠，尺寸小还具有感光补偿和特效功能。处理器可使用SCCB总线对其进行配制。该模块可提供2592*1944分辨率的图像每秒15帧，1920*1080分辨率的图像每秒30帧，每秒60帧1280*720图像数据，每秒120帧的320*240图像数据，根据不同的系统配置不同的图像数据和图像传输方式以及一次传输图像的位数。MCU通过使用简单操作的SCCB通信方式，可以配置关于图像的所有硬件可以实现的功能包括伽玛曲线的配置、白平衡的配置、对比度的配置、色度饱和比的配置等。OmmiVision图像传感器应用独感器技术，可以滤除多种外部光线干扰或其他电子缺陷等，可以很好的得到图像数据。得到清晰稳定的彩色图像。OV5640 的特点有：l 尺寸小，抗环境干扰能力强l 用一种类似于IIC的通信接口SCCB通信方式，而且兼容IIC通信l 通过配置相关寄存器实现对焦方式的选择l 支持的多种输出格式RawRGB、RGB(RGB565/RGB555/RGB444)、CCIR656、YUV(422/420)、 YCbCr（ 422）l 内置运算处理器，输出格式可以实现高速硬件转换。l 支持DVP通信接口和MIPI接口，可以达到很高的传输速率2.2以太网模块 2.2.1 以太网的简介上个世纪70年代末80年代，罗伯特梅特卡夫乐公司制造出第一个以太网通信系统，但是传输率才达到2.94Mbps。起初研究的三家公司制订了网络通信标准。也就是现在以太网的发展的前身，随着互联网的兴起和更多的需求，全世界科学家的使用和标准的建立，现如今已经有很多种方式进行组网通信。而且经过多年的发展，现在我们身边使用最多的是局域网通信，最终通过交换机接入广域网。现如今根据网络通信速度的快慢进行划分，规格如下:标准以太网、快速以太网、干兆以太网和万兆以太网。如表2.2.1表2.2.12.2.2 以太网模块选择STM32F767处理器内部具有以太网功能，是通过MAC802.3访问控制控制器的，通过特有的DMA传输以太网数据。可以使用介质无口(MII)，也可以使用精简的介质独立接口 (RMII)，另外还有一个SMI通信接口，用于控制外部的PHY芯片，通过SMI接口可以实现对外部PHY芯片控制寄存器的一系列配置，可以因处理器的系统差异选择MAC控制器和它使用的专用DMA控制器所需模式和功能，因此我们只需要外部连接一个PHY芯片就可以做以太网通信，现在技术方案成熟且价格低廉的芯片有LAN8720A芯片，LAN8720A 是低功耗的 10/100M 以太网 PHY 层芯片， I/O 引脚电压符合 IEEE802.3-2005 标准，支持通过精简的介质无关接口RMII与以太网 MAC 层通信，支持10Mbps和100Mbps。LAN8720A 可以通过自动协商功能与目的主机最佳的连接方式找到最合适的速度和双工模式，同时具有HPAuto-MDIX 自动翻转功能，因此可以不需要更改网线就可将连接更改为直连或交叉连接。LAN8720A芯片内部框架结构图如图2.2.2图2.2.22.3主处理器选择为了便于快速开发，采用主处理器是核心板，与底板通过插接的方式进行通信，优点既可以大大缩短研发周期，采用产品芯片也可以避免一些因绘制SDRAM和NAND FLASH的PCB经验缺乏而导致的系统不稳定。同时因为是采用插接的方式，核心板系统独立，可以随时用到别的开发环境，方便移植，减少开发成本。核心板结构如图2.3。如图2.3。该核心板使用到的资源如下：l 处理器：型号STM32F767IGT6，内置1MB的FLASH和512KB运行内存RAM。l 外加SDRAM：外加高速运行内存芯片W9825G6KH具有32MByte。l 外加NAND FLASH：外加高速存储内存芯片MT29F4G08具有512M MByte。l 板对板接口：引出多个通用IO，方便接入自己的底板电路l TTL串口1:可用于在上位机打印一些重要信息。l 复位按键：可用于在处理器睡眠状态下的唤醒。l RGB屏接口：可实现RGB565格式的RGB屏图像l SWD接口：可用于程序下载及硬件调试。主处理器资源：STM32F767IGT6处理器主频高达216MHZ，具有1M的FLASH缓存，512KB的运行内存，支持高速DSP浮点运算，并可以实现JPEG格式的硬件编解码，两路12位DAC通道、三路12位ADC通道。包含18个定时器：主频最高可达216 MHz，同时支持FMC拓展外部内存和flash。可实现快速控制存储控制器和容量扩展，支持CF卡数据读取、静态随机存取存储器、低功耗的PSRAM、非易失闪存的NOR、NAND和SDRAM存储器。具有一个32位的未知数发生器用来产生随机数，同是具有一个DMA控制器专用来输送以太网数据、和2个普通的DMA控制器用于ADC，DAC，USART等使用和快速USB 2.0接口，并支持Device模式和Host模式和同时为了达到快速图片显示的效果配置有一个M2D图形加速器，每个芯片都有一个唯一的ID，用于产品的区分，内部具有时钟系统，CPU时钟和外设的无关，系统时钟和外设运行运行互不影响。3、 系统硬件设计硬件电路的设计，通过以下几个部分分别来介绍:电源模块电路设计、控制器电路设计、以太网电路设计、图像采集电路设计、串口通信电路设计、显示屏电路设计、按键电路设计。3.1电源模块电路设计主控芯片选择的是STM32767，考虑到整个系统正常工作，电源需要输出足够大的功率，处理器工作电压是3.3V，同时考虑到显示屏、摄像头和以太网耗费功率较大，所以选取了两种直流稳压芯片DC-DC稳压芯片MP5359和AMS1117-3.3芯片输出一个功率稳定的电源。如图3.1所示。如图3.1外部电源输入口（ DC_IN），输入电压通过直流稳压芯片MP2359，该稳压芯片有着宽的稳压范围，输入电压616V，最高可以输出1.2A的电流，通过粗略的计算已完全可以为该系统提供足够的功率。用于给后续电路提供高效、稳定的 5V 电源。直流电源通过该芯片稳压输出5V电源（电位点VBTN），此时通过连接的带有自锁功能的按键接通后面的稳压转换芯片AMS1117-3.3V，该芯片可以最大输出电流1A，并输出稳定的3.3V电压，在OUT脚输出稳定的3.3V稳定电压。3.2 控制器电路设计 3.2.1 控制器核心板原理图核心板采用STM32F767主处理器，IO口资源为176脚，核心处理器引出110个独立的IO口，核心板上并搭载了一个512M的NAND FLASH和一个32M的SDRAM，住处理器管脚图如图3.2.1。图3.2.13.2.2 控制器底板原理图本系统中底板通过插接口连接到核心板，在电路设计中通过设计得到自己需要的IO资源，在底板电路中连接即可。本系统中IO口资源只使用与自己系统相关的IO口。如图3.2.1图3.2.2 3.3 以太网电路设计因为是传输图像数据，需要占用较大的带宽。使用串口通信速率有限，无法满足传输要求，本系统设计了一个通用的以太网传输电路，最终实现与主机的以太网通信，因为STM32F767自带网络通信模块，并支持介质独立通信接口MII和简化介质独立通信接口RMII，并自具备可以PHY配置的SMI接口，通过SMI接口主处理器可以配置PHY芯片。本系统采用简化介质独立接口（RMII）接口，可以减少将近1倍的管脚占用资源，同时满足本系统的需求。以网络通信电路设计如图3.3.1。图3.3.1外部PHY芯片选用LAN8720A芯片，因此该芯片与STM32F767IO口连接接图对照表图3.3.2图3.3.23.4 图像采集电路设计STM32F767具有摄像头接口，支持DVP接口方式，可通过寄存器配置支持8位，10位，12位，14位并口方式，选择的摄像头模块支持DVP的DCMI通信方式，在该系统中使用8位并口方式，图像采集完成后直接硬件压缩为JPEG格式，进行输出。硬件连接图3.5图3.4DCMI_D0-DCMI_D7作为数据线，DCMI_PWDN是摄像头使能端，低电平有效。DCMI_VSYNC帧频时钟，DCMI_HREF行频时钟，DCMI_XCLK摄像头供给时钟，DCMI_RESET复位时钟。DCMI的SCL接口和SDA接口是SCCB通信端，同时兼容IIC通信方式，用于对摄像头进行功能控制。 3.5 串口通信电路设计在本系统中串口通信主要用于串口调试，在串口上位机打印一些重要信息，STM32F767IGT6最高支持8路异步串口通信，支持半双工、全双工通信，同时串口还具备DMA自动数据搬运功能。该系统中使用串口1作为调试打印，每秒钟传输115200位数据，处理器使用UART1用到的IO口PA9和PA10。电路设计图如图3.4图3.5 3.6 显示屏电路设计在该系统中显示屏有两种连接方式，1、在STM32F767核心板上有一RGB屏接口支持7.2寸RGB显示。2、底板支持TFTLCD显示屏为了达到快速刷屏的目的采用快速FMC连接，TFT-LCD 显示屏连接原理图。图3.6.1图3.6.1该显示屏所用液晶控制器型号ILI9341 ，属于MCU屏。显示器最高可有18位数据模式，电路设计中FMC_D0FMC_D15：TFTLCD 数据端共16位，MCU将像素信号转换为RGB565格式数据，此时 ILI9341的18位数据线与处理器外部FMC16位数据线连接。通过把图像数据写入寄存器LCD GRAM中进行快速显示得到所需要的图像。LCD GRAM图像数据与实际图像数据的对应关系如图 3.6.2所示：图3.6.23.7 按键电路设计STM32F767处理器IO模式支持内部