More Related Content
More from Mohammad Amin Amjadi (15)
Amjadi
- 3. کرمان باهنر شهید دانشگاه
مهندسی فنی دانشکده
سخت گرایش کامپیوتر مهندسی رشته کارشناسی پروژهافزار
میکروکنترلر با موازی پردازش و تصویر پردازش
استادراهنما:آقایدکترمحمدی مجید
: دانشجو خانوادگی نام و نام
امجدی امین ّدممح
شهریور3131
- 4. ، مقدس وجود دو از تشکر باپدرومادر. بود ناممکن پروژه این انجام هایشان حمایت بدون که عزیزم
دکتر آقای جناب گرانقدرم و عزیز استاد از فراوان تشکر بامحمدی مجیدو یاری پروژه این راستای در بسیار را بنده که
دکتر خانم سرکار استاد از تشکر با همچنین و نمودند راهنماییمحسنی حدیثشایانی کمک خود علم با کهدپیشرفت ر
عزیزم دوست از ویژه تشکر با و اند نموده پروژه اینمحمدمهدیزادهنوآوری و تحول باعث خود های توانایی با که
. اند شده پروژه انجام در
آقای جناب مهربانم و دلسوز استاد از میکنم تشکر پایان در وجمشیدی وحیدرب ، میکروکنترلر عملی های زمینه کهاتیک
مشوق و معرفی را تصویر پردازش وپیشرفت و تالشتشک با همچنین ، بودند مسیر این در من، عزیزم اساتید از رجناب
آقایمهندسبحرالعلوم عباس،آقای جنابدکترنائینی ستاری وحیددکتر آقای جناب ،قوامی بهنامکهبا
. ام رسیده پروژه این انجام توانایی به آنان های آموزش
موفق و سالمتی امید به. بزرگواران و عزیزان این یت
- 5. )(ع علی امیرالمؤمنین« :بهترینباشد مفید که است آن علم»
ب تقدیمدانند می ارزشمند را علم و اند علم عاشق که آنهایی ه
بهانه نه و کنند می تالش علم به رسیدن برای که آنهاییبجویند
بالند می خود زحمات به که آنهاییخویش ادعاهای به نه و
کسب برای که آنهاییعلمنردبانی نه و کنند می کمک دیگران بهبسازند
را خویش منافع نه و دانند می واال را انسانیت که آنهایی
آنهاییزندگانی بهبود و عمل برای را علم کهخویش زبان زیبندگی برای نه و خواهند می
آنهایی، اند دیگران زحمات قدرشناس کهخویش برای منزلتی خواهان نه و
آنهاییکهآنکه نه و کنند می تالش ها خوبی برایکنند بهانه را مشکالت و ها بدی
عزیز دوستان و معلمین ، استاتید ، مادر ، پدر به تقدیمتالش و زحمات ذره ذره که بزرگواری و
رساند هستم که جایی به را من هایشانه. هستند من پیشرفت و ترقی خواهان و
ها ارزش طلوع امید به و ها خوبی امید به ، ها پاکی امید به
ت امید بهایران عزیزمان ملت افزون روز وفیق
این ادامه خواهان که آنهایی برای باشد موثر و مفید ، است شده بیان نامه پایان این در که آنچه است امید
. هستند مسیر
امجدی امین ّدممح
amjadima@gmail.com
شهریور39
- 6. چکیده
که الکترونیکی وسایل از بسیاری ؛ دارند ما زندگی و آموزش ، صنعت در بسیاری کاربردهای ها کنترلر میکرو امروزه
ما روزمره کارهای از بسیاری و اند شده ساخته ها میکروکنترلر از استفاده با داریم سروکار آنها با روز شبانه طول در
پا این در که است انجام قابل غیر آنها بدونمیکروکنترلرهای با افزار سخت ساخت و طراحی بررسی به نامه یان
LPC2368وA20. پردازیم می
که است تصویر پردازش علم ، دارد ... و صنعت ، رباتیک ، پزشکی در بسیاری ارزش و جایگاه که پرکاربردی علوم از
این در خواهیم میپایاننامهمیکروکنتر روی بر تصویر پردازش انجام بهنهایت در که بپردازیم رایانه از مستقل لر
(با چهره تشخیصA20با که ها میکروکنترلر تمامی برای تصویر پردازش کتابخانه نوشتن و )LPC2368و
LPC1768. شد خواهد انجام ، است شده تست
کامپیوتر علم در پیچیده البته و جالب علوم از یکییک که ، باشد می موازی پردازش ، پردازش قدرت افزایش جهت
نهایت در ، شود می انجام جداگانه ای پردازنده توسط آن از بخشی هر و شود می تقسیم افزار سخت چندین بین کار
های هسته با را پردازشLPC2368با همچنین و داد خواهیم انجامA20به سعی دارد پردازشی دوهسته خود که
پ. نمود خواهیم موازی ردازش
- 7. أ
مطالب فهرست
عنوانصفحه
فصلاومقدمه : ل
1-1-معرفی............................................................................................................................................................2
1-2-میکروکنترلر..................................................................................................................................................9
1-9-پردازشتصویر..................................................................................................................................................9
1-4-پردازشموازی...............................................................................................4
فصلدومیکروکنترلر : مLPC 2368
2-1-معرفی.................................................................................................................................................................6
2-2-میکروکنترلرLPC2368.......................................................................................6
2-9-مدارراهاندازوپروگرامر...........................................................................................6
2-9-1-مدارتغذیه......................................................................................................7
2-9-2-ریستنمودنمیکرو...................................................................................7
2-9-9-پروگرامنمودنمیکرو..........................................................................................................................8
2-9-9-1-اتصاالتموردنیاز...........................................................................................8
2-9-9-2-اتصاالتمیکروبهپورتCOM..........................................................................8
2-4-پایههایمیکرو..............................................................................................................................................3
2-5-بردLPC2368...............................................................................................11
2-5-1-طراحیبردمدارچاپیباپروتئوس..........................................................................11
2-5-2-نمونهبردطراحیوچاپشده............................................................................................................11
2-6-برنامهنویسیمیکرو.......................................................................................12
2-6-1-نصبKeil................................................................................................................................................12
2-6-2-کرکنمودنKeil........................................................................................................................................14
2-6-9-کارباKeil.................................................................................................15
- 17. ک
فصلهشتگیری نتیجه و بندی جمع : م
8-1-پردازشتصویر.................................................................................................141
8-2-قطعاتجانبی...................................................................................................141
8-9-پردازشموازی..................................................................................................142
پیوست
1.Mini LPC Programmer..................................................................................145
2.مدارهدربرد.................................................................................................146
9.غذیهماژولهایGSM...........................................................................................147
4.برنامهARM Tools.............................................................................................148
5.عکسهایخروجیازبردCubieboard2....................................................................143
6.نمونهخروجیهایکتابخانهپردازشتصویرAMA_CV.......................................................151
منابعومآخذ...............................................................................................251
- 25. مقدمه : اول فصل
2
1-1-معرفی
تصویر پردازش به خواهیم می پروژه این در1موازی پردازش و2میکروکنترلر با9هایARMانجام هدف که ، بپردازیم
داریم اختیار در که است میکروکنترلرهایی با متناسب موازی پردازش و تصویر پردازش. باشد می ،
رباتیک زمینه در بیشتر ها میکروکنترلر روی بر تصویر پردازش4محدود بسیار آن از استفاده باز و ، شود می استفاده
ر تصویر های پردازش اغلب و بودهبرای کافی اطالعات و منابع وجود عدم هم آن دلیل و شوند می انجام کامپیوتر وی
. باشد می ها آن با کار های دشواری و سختی همچنین و میکروکنترلرها
ه گوشی ساخت در میکروکنترلرها از امروزهخود توسط معموال موازی پردازش که ، شود می استفاده نیز هوشمند ای
عامل سیستم5تشخیص طریق از آن نمودن باز و همراه گوشی قفل جهت نیز تصویر پردازش از و شود می انجام
چهره6تصاویر بهبود و گرافیکی کارهای جهت همچنین و شده تعریف پیش از7می استفاده مناسب برداری عکس و
ش. ود
برای جانبی قطعات اتصال نحوه و نویسی برنامه ، امکانات معرفی ، برد ساخت و طراحی به آینده های فصل در
میکروکنترلرLPC2368اینجا تا ، پردازیم میمعلوماتو نویسی برنامه الزمکارمیکروکنترلر این برای افزاری سخت
راایم آموختهاز استفاده با تصویر پردازش انجام نحوه به سپس ،vpenCOدر++VCتصویر پردازش همچنین و
ای پایه بصورت8درC#بگونه ، نمائیم می سازی پیدا میکروکنترلر برای را شده گفته های الگوریتم سپس و پرداخته
های زبان تمامی در استفاده قابل تغییری ترین کوچک با کدها این که ایو ها عامل سیستم ، نویسی برنامه
خوا کسب را بسیاری اطالعات کار اینجای به تا . باشند می میکروکنترلرهانمود هیم.
برد با کار به سپسCubieBoard2تراش دارای کهه3A20دوهسته111GHZآموختن از پس ، پردازیم می باشد می
لینوکس همچون هایی عامل سیستم اندازی راه ، برد ای پایه اصول ، اندازی راه نحوه11اندروید و12برد با کار نحوه به
تصویر پردازش انجام نحوه سپس و پردازیم می لینوکس عامل سیستم طریق ازبا. گفت خواهیم را آن
1
Image Processing
2
Parallel Processing , Parallel Computing
3
Micro Controller
4
Robotic
5
Operation System
6
Face Detection
7
Improve Image
8
Base Image Processing
9
Chip
10
Dual Core
11
Linux
12
Android
- 26. مقدمه : اول فصل
9
معرفی به حالپر مقدمات: پردازیم می وژه
1-2-میکروکنترلر
میکروکنترلرهمانندمرکزی پردازش واحد1(پردازنده2)می انجام را افزار سخت پردازش عمل که ، هستند کامپیوتر
. دهدعین در که باشند می نیز مختلفی جانبی واحدهای دارای ، پردازنده چند یا یک داشتن بر عالوه میکروکنترها
. است کوچک بسیار آنها اندازه حال[1]
میکروکنترلرهایARMمعماری دارای حاضر درحال992و64می بیتیو هستند قدرتمند بسیار رو این از ، باشنددر
ت و همراه های تلفن ساخت. شود می استفاده ها آن از ها بلت]2[
میکروکنترهای عرصه پیشروان از یکیARMاپل شرکت ،4خود هوشمند های گوشی ساخت در که باشد میبرای
بار اولینهای پردازنده از64بیتیARMنمو استفاده. بود عرصه این در تحول یک که ، د]9[
از امروزهکامپیوترها مینی ساخت در میکروکنترلرها5برد آن نمونه یک که ، شود می استفاده نیزCubieBoard2می
و باشد. پرداخت خواهیم آن به نیز بعد های فصل در]4[
1-3-تصویر پردازش
در توان می آن کاربردهای ترین مهم از که ، است پرکاربرد بسیار علوم از یکی تصویر پردازش امروزهرباتیکبرای
وسایل سایر و روزانه پرکاربرد های دستگاه در ، بیماری تشخیص برای پزشکی در ، اطراف محیط و اجسام تشخیص
ترمیم و تصویر بهبود برای عکاسی در ، خودرو پالک تشخیص برای ها پارکینگ در ، چهره تشخیص برای امنیتی
. کرد اشاره ... و عکس]5[]6[
م را تصویر پردازشداشت توجه باید ، داد انجام ای نویسی برنامه زبان و عامل سیستم و افزار سخت نوع هر با یتوان
هستند ناکارآمد سنگین های پردازش برای دارند پایینی سرعت که افزارهایی سخت.
1
Cental Processing Unit
2
Processor
3
Architecture
4
Apple Company
5
Mini Computer
- 27. مقدمه : اول فصل
4
پایین سطح در تصویر پردازش1پیکسل و بایت ، بیت با کارکردن2روی تصویر پردازش برای ؛ است تصویر های
همچون میکروکنترلرهاییLPC2368نیست آنها روی نصب قابل لینوکس همچون قدرتمندی های عامل سیستم که
. هستیم پایین سطح بصورت تصویر پردازش به مجبور
پردازش درتصویرباال سطح9استف با بلکه ، کنیم نمی جزئیات درگیر را خودمان دیگر ،کتابخانه از اده4پردازش های
همچون تصویریOpenCVبرد در که ، دهیم می انجام را خودمان نیاز مورد پردازش ،CubieBoard2شکل بدین
. نمود خواهیم عمل
1-4-موازی پردازش
. و ها عامل سیستم ، ها پردازنده پیشرفت دالیل از یکی ، است پیچیده بسیار و جالب بسیار علمی تصویر پردازش..
. باشد می موازی پردازش]7[]8[
میکروکنترلر درLPC2368به ابتدا ، موازی پردازش مقدمات برایهای دستگاه اتصالهمچون پرکاربردی جانبی
LCDماژول ، گرافیکیRFIDماژول ،GSMبلوتوث ماژول ،5ماژول ،GPSعامل سیستم سپس ، پرداختیم ... و
بالدرنگ6RTXاستفاد با و ، نمودیم نصب میکرو روی راهمروند پردازش عامل سیستم از ه7انجام شکل بدین را
عامل سیستم از استفاده با که دادیمRTXچندین توسط را عکس یکَتسک8از استفاده با و ، نمودیم پردازشسمافور3
الگوریتم صحت ها11جانبی های دستگاه اتصال با آن از پس ، نمودیم مهیا را، نوشتیم تسک یک دستگاه هر برای ،
ب کهاین با ساده موازی پردازش یک به سپس ، نمائیم کار برنامه اجرای طول در ها دستگاه همه با بتوانیم شد اعث
پر میکرو. پردازیم می لینوکس عامل سیستم با موازی پردازش به درنهایت و داخته
1
Low Level Image Processing
2
Pixel
3
High Level Image Processing
4
Library
5
Bluetooth
6
Real Time Operation System
7
Concurrent
8
Task
9
Semaphore
10
Algorithm
- 29. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
6
2-1-معرفی
میکروکنترلر با پروژه از ای عمده بخش که است شده مشخص و ، نمودیم بیان را پروژه مقدمات قبل فصل در
LPC2368میکروکنترلر اندازی راه و معرفی به خواهیم می فصل این در . شود می انجامLPC2368بپردازیم.
2-2-میکروکنترلرLPC2368
میکروLPC2368میکروکنترلرهای سری ازARM7نوع از آنها هسته که ،ARM7TDMIنوع از آن معماری و
ARMv4Tواحدپردازش دارای و192فرکانس با بیتی2کاری72MHZشرکت ساخت وNXP. باشد می[2
]]3
[
میکروکنترلر این111پایه9داخلی واحدهای به که ، بوده4جمله از میکروPLL،GPIO،thernetE،CAN،SPI
،UART،USB،i2c،i2s،ADC،DAC،PWM،SSP. اند شده داده اختصاص[11
]
به حالنویسی برنامه ، اندازی راه نحوه5. پردازیم می آن امکانات معرفی و داخلی های واحد با کار ،
2-3-مدارانداز راهپروگرامر و6
انداز راه مدار به میکرویی هرخود مخصوصراه مدار ، دارد نیازاتصاالت نحوه دارای غالبا انداز7تغذیه منبع8میزان و
ولتاژ3کریستال ، میکرو تغذیه11تامین جهت خارجیClockخازن ، میکرو نیاز مورد فرکانس و11نویز کاهش جهت12
مقاومت و19ساختار طراحی جهتPullUpیاPullDownقسمت اندازی راه برایReset. باشد می میکرو]11
[]12
[
میکرو انداز راه مدار اصلی قسمت زیر شکل درLPC2368. است مشاهده قابل
1
Processing Unit , Processor Unit
2
Frequency
3
Pin
4
Internal Unit
5
Programming
6
Programmer , Programmer Device , Programmer Circuit
7
Connection
8
Power Supply
9
Voltage
10
Crystal
11
Capacity
12
Noise
13
Resistor
- 30. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
7
شکل2-1انداز راه مدار .LPC2368
2-3-1-مدارتغذیه
ولتاژ تامین و مدار تغذیه برای3.3V: رگوالتور مدار نمونه ، نمود استفاده رگوالتور از باید[19]
شکل2-2رگوالتور مدار .
2-3-2-ریست1
میکرو نمودن
برایResetپایه میکرو نمودن17به باید را میکروGND. نمود وصل
1
Reset
- 31. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
8
2-3-3-میکرو نمودن پروگرام
پایه باید میکرو نمودن پروگرام برای59به را میکروGNDنمود وصلروشن آنرا سپس ونمودمیکرو که صورتی در و
آنرا باید ، باشد روشنReset. نمود]9
[]14
[
2-3-3-1-نیاز مورد اتصاالت
پایه نمودن پروگرام برای38به بایدRxمبدل1TTL To USB(مانندMini Lpc Programmerسایت در موجود
کویریاماژولCP2102سایتeca)مبدل یاTTL To RS232(سی آی مانند2MAX232)پایه همچنین و33
به بایدTx. شود وصل آن[15][16][14]
2-3-3-2-اتصاالتمیکروپورت بهCOM
به میکرو اتصال برایCOMمبدل از ، کامپیوترTTL To RS232سی آی (معموالMAX232شود می استفاده )
: است آمده زیر شکل در آن مدار که ،[17]
شکل2-3.مبدل مدارMAX232
1
Convertor
2
IC
- 32. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
3
2-4-میکرو های پایه
میکرو ، شد گفته که طور همانLPC2368دارای111می پایهو دارند عملکرد و نقش چندین ها پایه اکثر که باشد
. کنند می ایفا را نقش یک فقط و بوده منظوره خاص نیز برخیبه (مربوط دارند عملکرد چندین که هایی پایهGPIO
)هستند واحدها سایر وبعد های بخش درها پایه سایر ، گیرند می قرار بررسی موردمیکرو در را نقش یک فقط که
کنند می ایفا: هستند مشاهده قابل زیر جدول در[14]
جدول2-1میکرو منظوره تک های پایه .
نقشنوعپایهنماد
واسط خروجی تست دادهJTAGخروجی1TDO
واسط ورودی تست دادهJTAGورودی2TDI
واسط تست مد انتخابJTAGورودی9TMS
واسط تست ریستJTAGورودی4TRST
واسط تست کالکJTAGاز کمتر باید کالک این ،6/1کالک
CPUباشد
ورودی5TCK
واسط کنترلی سیگنالJTAGورودی/خروجی111RTCK
پایه این مقدار9.9دهند نشان پایه این صفر مقدار ، باشد می ولت
است ریست حالت شروع
خروجی14RSTOUT
نمودن ریست برای پایه این صفر مقدار : خارجی ریست پایه
است میکرو
ورودی17RESET
داخلی کالک کننده تولید مدار و اسیالتور مدار ورودیورودی22XTAL1
خروجیتقویاسیالتور کننده تخروجی29XTAL2
اسیالتور مدار ورودیRTC)تاریخ و ساعت برای داخلی (واحدورودی16RTCX1
اسیالتور مدار خروجیRTCخروجی18RTCX2
: گراند( صفر ولتاژGND:Ground)ورودی15،91،41،
55،72،37،
89
VSS
واحدهای برای صفر ولتاژ : آنالوگ گراندDACوADCورودی11VSSA
ولتاژ تغذیه3.3ولتورودی/خروجی های پورت برایورودی28،54،71،
36
VDD(3V3)
ولتاژ3.3ولت تغذیهورودی19،42،84VDD(DCD
C)(3V3)
تغذیه ولتاژ3.3آنالوگ ولتورودی11VDDA
آنالوگ های واحدای مرجع ولتاژورودی12VREF
ولتاژ3.3واحد تغذیه ولتRTCورودی13VBAT
- 33. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
11
2-5-بردLPC2368
بردLPC2368راابتدا توان می یا و کرد درست کاری لحیم با و دار بردسوراخ روی توان میPCBطراحی را برد
طرح سپس و نمودهPCB. نمود لحیم برد روی را قطعات فقط سپس و چاپ را
طراحیPCBبهتری کارکرد نویز مقابل در مناسب طراحی (با مدار بهتر کارکرد باعث خود نظر مورد مدار و برد برای
ظاهر لحاظ از و شود می )داشت تر مناسب بردی تا گرفت نظر در را چیدمان بهترین توان می همچنین و داشت خواهد
د و. دارد زیادی تجربه و وقت و تالش به نیاز آن طراحی ولی است بهتر بسیار کاری لحیم ردسر
2-5-1-طراحیچاپی مدار برد1
پروتئوس با
1.قسمت وارد سپس ، نموده باز را پروتئوسPCB Layout: شده[18]
شکل2-4قسمت انتخاب .PCB Layoutپروتئوس
2.دکمه زدن با سپسP. داده قرار مناسب جای در آنرا و نموده انتخاب را نظر مورد قطعه
9.انتخاب با توان می،یا وای قطعه برای نظر مورد محل در ، آن اندازه و نوع وسپس
. گذاشت سوراخ ، ندارد وجود که
4.گزینه انتخاب باهمچنین و اتصال ضخامت به حتما ؛ داد انجام را قطعات بین اتصال توان می
الیه2. داشت دقت نظر مورد
5.مورد الیه زیر قسمت همانند قسمتی و برنامه پایین نوار در ، است مهم بسیار الیه مراحل تمامی در
: نموده انتخاب را نظر
شکل2-5پروتئوس در طراحی الیه انتخاب .
6.انت باخاب. نمود پر را خالی فضاهای توان می
1
PCB
2
Layer
- 34. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
11
2-5-2-شده چاپ و طراحی برد نمونه
برد این ، نیست ثابت آن روی جانبی قطعات محل و باشد می مختلف آزمایشات انجام جهت بردی شده طراحی برد
ریزپردازنده آزمایشگاه دانشجویان استفاده جهت1مورد دانشگاه در ترم چندین که است شده طراحی نیزقرار استفاده
. گرفت
بدلیلکم همچنین و وقت بود کمشدن. است شده طراحی الیه یک بصورت برد ، برد هزینه
اندازی راه توان میLED،7-Seg،Keypad،Char Lcd،Graphical Lcd،Camera(ov7670)،SD
Card،UART(Serial) Module... و. داد انجام برد این با را
کا برایتوصیه آزمایشی و آماده بردهای از استفاده هیچ به و نمود طراحی را آن مناسب برد باید منظوره خاص رهای
. شود نمی
شکل2-6شده چاپ و طراحی برد نمونه .
- 35. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
12
2-6-میکرو نویسی برنامه
افزار نرم ازKeilیک کهIDEبرنامه قابل خروجی فایل ساخت و نویسی برنامه برای ، باشد میمیکرو روی ریزی
های زبان از که ، شود می استفادهc،c++وAssembly. نمود استفاده نویسی برنامه برای توان می
IDEهایهمچون دیگریIAR،ADS،Cross Work،Win ArmوFlow Code. دارد وجود نیز
2-6-1-نصبKeil
شکل2-7نص .بKeil-اول بخش
- 37. میکروکنترلر : دوم فصلLPC2368
14
شکل2-9نصب .Keil–سوم بخش
2-6-2-کرک1
نمودنKeil
برنامه آیکون رویگزینه و کلیک راستRun as administator. نمائید انتخاب را
بود فعال صورت درنUAC(User Account Controlویندوزهای در فرض پیش بصورت که ، ویندوز )Vista،
Seven،Win 8وWin 8.1(Blue)حالت در که برنامه به دادن اجازه جهت ای پنجره ، است فعالadministator
گزینه و ، شود می باز شود اجراYes. نمائید انتخاب را
منوی ازFileگزینهLicense Management. نمائید انتخاب را، شده باز پنجره راست سمت درCIDرویت قابل
. نمائید کپی آنرا ، است
1
Crack