现代化生产和科学研究对图像采集系统要求日益提高。传统图像采集系统大都是基于PC机上，而在一些特殊的场合，尤其是在实时性要求较高时，普通的PC机显然无法满足应用要求。文中设计了一种基于ARM和FPGA的嵌入式的图像采集存储系统，可以很好地解决实时的嵌入式图像采集和存储问题。它主要包括图像采集模块、图像处理模块以及图像存储模块等。
1 系统结构及工作原理
本系统的结构模型，如图1所示。图像采集模块负责采集原始图像，并将原始图像数据送给FPGA，采用了可编程视频输入处理器SAA7113H。原始图像数据送到FPGA后，FPGA将原始图像数据暂存于两个SRAM中，系统采用了Alter公司的EPlK30TCl44—3和ICSI公司的IS6LV25616AL。一帧图像采集完成后，ARM将图像数据通过FPGA取出，进行必要的处理，并形成图片文件存到CF卡中，本系统选用了Philips公司的LPC2214。
图像采集芯片将原始图像数据传到FPGA，FPGA将图像原始数据暂存于SRAMl中，当一帧图像存储完后，下一帧图像数据存于SRAM2中。同时，将SRAMl中的数据送给ARM，ARM在对原始图像进行必要的处理后，将图像数据以图片文件的方式存储在CF卡中。这样就实现了嵌入式高速图像采集和存储功能，用户可以很方便地将CF卡上的图片上传到PC机中进行进一步的分析和处理。
2 系统硬件设计
2．1 图像采集模块
用可编程视频输入处理器SAA7113H进行视频信号处理。SAA7113H内部集成了强大图像色度、亮度处理功能以及多种输出模式；有32个工作寄存器，在系统复位时，必须通过I2C总线对其进行初始化。本系统使用灰度图像，没有使用色度信号，所以数据线为8位。SAA7113H与FPGA的接口，如图2所示。
2．2 FPGA模块
FPGA主要作用是把图像采集芯片传过来的图像原始数据，采取乒乓操作的方式，暂存于两片SRAM中。当FPGA开始接收第一帧图像时，把该帧图像根据FPGA内部生成的地址存储在SRAMl中，一帧图像接收完毕后，向ARM传送。同时，把下一帧图像暂存于SRAM2中，然后传给ARM，依次循环。这样就可以实现图像的高速采集。本系统选用了Alter公司的EPlK30TCl44—3，它采用EECMOS技术，144引脚TQFP封装，容量为10万门，具有高密度、低成本、低功耗的特点。FPGA的内部结构包括时钟驱动模块、SAA7113H控制模块、SRAM控制模块、ARM数据交换模块等。SAA7113H控制模块主要负责对视频采集芯片SAA7113H的初始化和启停等功能控制；SRAM控制模块则主要进行读写地址生成、“乒乓”读写控制等；ARM数据交换模块负责向ARM申请中断和数据传输。这些模块在设计中利用VHDL语言，在Quartus II环境下进行编程和调试，具体实现方法参见文献。本系统中，主要针对640×480的灰度图像的采集和存储，所以选用了ISSI公司的IS6lIN25616AL，它是一种高速度、低功耗的256 kB×16的CMOS静态随即存储器，能够满足系统的实际要求。SRAM控制模块的内部结构框图，如图3所示。
2．3 ARM模块
ARM模块的主要作用是，从SRAM中取出图像原始数据，然后进行必要的处理，再存储在大容量的CF卡上，方便用户在PC机上对图像进行必要的处理操作。FPGA接收完一帧图像后，向ARM发出中断请求，ARM收到请求后，通过FP—GA将SRAM中的数据读入。一帧数据发送完毕后，FPGA发出发送完毕信号，ARM对接收到的数据进行必要的处理后，将数据存储在大容量的CF卡上。本系统选用了Philips公司的LPC2214，它是基于ARM7TDSI体系的嵌入式微处理器，内部具有16 kB的静态随机存储器和256 kB的Flash程序存储器，可实现高达60 MHz的工作频率。ARM与FPGA及CF卡的接口电路分别，如图4，图5所示。
3 系统的工作原理及实现
3．1 FPGA图像采集及暂存的实现
