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电池供电的图像记录器

发布时间:2021-09-21
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电池供电的图像记录器

发布时间:2021-09-21
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带有低功耗图像传感器的小型电池供电板,可定期捕获图像并将其保存在存储卡上。

硬件部件

  • Adafruit Feather M0 WiFi - ATSAMD21 + ATWINC1500×1    
  • AdaCore Adalogger FeatherWing - 适用于所有 Feather 板的 RTC + SD 插件×1    
  • Crowd Supply Vision FPGA SoM×1    
  • Adafruit 锂离子聚合物电池 - 3.7v 1200mAh×1

规划

Vision FPGA SoM 是我的应用程序的目标平台。它很小,包括来自 Lattice Semiconductor 的 FPGA 以及来自 HiMax Imaging 的低功耗相机模块。但是,没有大容量存储。为了收集图像,我需要一块带有 SD 卡和微控制器的板来将图像传输到卡上。幸运的是,tinyVision.ai为SoM提供了一个 Adafruit Feather 兼容板,因此它可以很容易地与许多 Feather 微控制器和 FeatherWings 一起使用。

我碰巧有一个 Feather M0 WiFi 和一个 Adalogger FeatherWing(注意:有一个 Feather 包含一个 M0 微控制器和一个 SD 卡,这会更方便,但在此构建时缺货)。由于我将 Feather M0 与两个独立的 Wing(Adalogger 和 SoM)结合,下一步是检查引脚冲突。

兼容性
Vision FPGA SoM 是一个安装在 Feather 引脚兼容板上的模块。所以最后我有一个四板栈!由于三个主板共享引脚,让我们检查引脚排列的兼容性。

Adalogger 使用的唯一引脚用于 I2C 接口(实时时钟,本项目中未使用)和 SPI(SD 卡)。I2C 和 SPI 接口的公共引脚旨在由多个从设备共享,因此这通常不是问题。两块板在 I2C 数据引脚上都有一个上拉寄存器,但在这种情况下似乎没问题。但是,SPI 还需要一个单独的非标准化从机专用芯片选择引脚;它可以是任何 GPIO。在这种情况下,SD 卡芯片选择使用引脚 GPIO 10,不幸的是,该引脚与 SoM 板上的复位相关。那显然不行。不过,这很容易解决;我只是切断了 SoM 板接头的引脚,让它与 Feather 的 GPIO 10 引脚断开连接。

构建
第一步是将这些堆叠接头焊接到 Feather M0 板上。

这些接头允许您将两块板连接到 M0,一块在下面,一块在上面。我将母接头焊接到 Adalogger 板上以堆叠在下方,将公接头焊接到 SoM 板上以堆叠在上方。只需确保在视觉模块连接器的另一侧焊接接头,以便相机安装在堆栈的外部。

焊接完所有接头后,只需将电路板推到一起并连接视觉模块即可。

FPGA设计
对于那些可能不熟悉 FPGA 的人来说,它们本质上是可编程的硬件芯片。下图描述了将相机模块与 MCU 连接所需的硬件组件。

I2C Master - 在加电时配置相机设置
图像捕获 - 从相机传感器读取像素到内存
SPI Slave - 从 MCU 读取像素的接口
附加的代码存储库中提供了实现这些组件的预构建 FPGA 映像。有关编程说明,请参阅自述文件。

Arduino 草图
Arduino IDE 支持 Adafruit Feather 平台。Adafruit 网站提供了将 IDE 与 Feather M0 一起使用的详细说明,请参阅:Arduino IDE 设置

的sd_logger草图提供在所附的代码库。它不需要任何配置;只需将其加载到 IDE 并将草图上传到 Feather M0。

用法
在 Vision FPGA SoM 上对 FPGA 进行编程并将草图上传sd_logger到 Feather M0 后,您就可以开始使用了。开机时,草图将搜索第一个未使用的文件名,并在大约 10 秒后开始捕获图像。默认情况下,它将每秒捕获 1 张图像。SoM 上的 RGB 灯最初是蓝色的,但每次捕获图像时都会改变颜色,因此您可以判断它是否正在工作......以及是否停止工作。

图像以 PGM 格式写入卡,文件名按顺序编号为 CAMnnnn.PGM。图像以图像传感器的原始格式捕获(好奇的是,它是拜耳过滤器图像)。我提供了一个简单的 Python 图像转换实用程序来将它们转换为 RGB 图像。

使用 pip 安装该实用程序,如下所示:

python -m pip install sxlogic

然后,您可以使用以下内容从计算机转换 SD 卡上的所有文件:

python -m sxlogic.iconvert --debayer --glob F:\*.*

其中,F:这里是SD卡路径。

这将默认转换为 TIFF 格式并保存到当前目录。TIFF 是默认格式,因为它是一种无损格式。尝试该-h选项以获得更多选项。

完成
这是我用我的图像记录器做的第一件事:

是的,那是用橡皮筋绑在无人机侧面的图像记录器!我的第一次飞行是非常灾难性的,因为我在 GPS 精度方面遇到了一些问题,而且我的财产对无人机来说充满了危险。

这是我后来在一些更安全的飞行地点飞行时拍摄的无人机的几张图片。

项目代码:点击下载

以上就是该项目全部内容了,有问题欢迎留言评论交流。

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