CPLD在DSP多分辨率圖像采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　3.2 總線邏輯切換設(shè)計(jì)

　　在前面提到了CPLD和DSP之間的總線切換管理是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程CPLD必須掌握總線控制權(quán)，切換到數(shù)據(jù)處理過(guò)程DSP必須掌握總線控制權(quán)。為了解決這個(gè)無(wú)縫切換問(wèn)題，這里充分利用DSP的保持請(qǐng)求信號(hào)nHOLD和保持響應(yīng)信號(hào)nHOLDA來(lái)協(xié)調(diào)總線切換[3]。

　　通過(guò)置DSP的XF引腳為低電平，告訴CPLD開(kāi)始控制SAA7111A進(jìn)行圖像采集。在DSP_XF連接到CPLD為高電平（DSP_XF初始狀態(tài)應(yīng)該為低電平）時(shí)，CPLD產(chǎn)生DSP_ HOLD總線請(qǐng)求切換信號(hào)，該信號(hào)連接到DSP的nHOLD引腳請(qǐng)求DSP進(jìn)入保持狀態(tài)，在3個(gè)機(jī)器周期后DSP做出響應(yīng)：產(chǎn)生nHOLDA低電平信號(hào)到CPLD，而且外部數(shù)據(jù)總線、外部地址總線和控制總線都變成高阻態(tài)。此時(shí)DSP進(jìn)入保持狀態(tài)，CPLD控制各總線操作；當(dāng)一幀圖像采集、存儲(chǔ)完成后CPLD產(chǎn)生nINT中斷信號(hào)通知DSP開(kāi)始處理處理數(shù)據(jù)，同時(shí)并置高DSP_ HOLD引腳使得DSP的nHOLD腳也置高，并通過(guò)對(duì)CPLD編程將CPLD與SRAM連接的各個(gè)外部數(shù)據(jù)總線、外部地址總線和控制總線都置成高阻態(tài)，而在nHOLD置高3個(gè)機(jī)器周期后DSP外部數(shù)據(jù)總線、外部地址總線和控制總線都脫離高阻態(tài)，DSP進(jìn)入正常工作狀態(tài)，DSP置XF腳為高電平，收回總線控制權(quán)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

　　當(dāng)DSP將處理后的一幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)完成后，再次置低XF腳告訴CPLD可以開(kāi)始采集下一幀了，CPLD產(chǎn)生DSP_ HOLD使DSP進(jìn)入保持狀態(tài)，外部數(shù)據(jù)總線、外部地址總線和控制總線又都變成高阻態(tài)，CPLD掌握總線控制權(quán)。如此往復(fù)下去即可以解決DSP與圖像采集模塊的總線沖突問(wèn)題，正確的切換總線邏輯保證了可以循環(huán)采集圖像進(jìn)行處理。

　　3.3 CPLD邏輯功能仿真驗(yàn)證

　　通過(guò)利用CPLD控制視頻A/D芯片SAA7111A的圖像采集過(guò)程，并利用SAA7111A的輸出狀態(tài)信號(hào)來(lái)控制CPLD實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、時(shí)序控制、地址譯碼等功能。這樣很好地協(xié)調(diào)了行、場(chǎng)參考及同步信號(hào)、像素時(shí)鐘、SRAM讀寫(xiě)信號(hào)和DSP控制信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，保證了對(duì)SRAM讀寫(xiě)操作時(shí)各信號(hào)的時(shí)序配合，很好的解決了行、場(chǎng)延時(shí)問(wèn)題，使圖像分辨率從720×625過(guò)渡到640×480，并且正確生成SRAM寫(xiě)地址，DSP中斷信號(hào)以及總線切換信號(hào)的產(chǎn)生。

　　由于篇幅有限，故沒(méi)有列出VHDL具體代碼，現(xiàn)只給出仿真結(jié)果。仿真結(jié)果如下所示：

圖4：循環(huán)采集處理仿真圖

　　上面的循環(huán)采集處理仿真圖就是實(shí)際系統(tǒng)工作時(shí)采集模塊中各個(gè)信號(hào)的時(shí)序邏輯關(guān)系。從仿真圖可以看出通過(guò)對(duì)CPLD的編程實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)的行、場(chǎng)延時(shí)，奇偶場(chǎng)分離存放，從而得到多分辨率的圖像數(shù)據(jù)，以及DSP中斷產(chǎn)生、邏輯總線切換信號(hào)、下一幀的開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)、奇偶場(chǎng)對(duì)齊信號(hào)等都能滿足系統(tǒng)時(shí)序要求。采集一幀640×480的圖像約需22.75ms，可以滿足實(shí)時(shí)性的要求。

　　4 結(jié)論

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于CPLD的多分辨率圖像采集系統(tǒng)，本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：提出一種由CPLD控制圖像的行、場(chǎng)信號(hào)延時(shí)，奇偶數(shù)據(jù)分離存儲(chǔ)來(lái)得到不同分辨率圖像數(shù)據(jù)的方法，實(shí)現(xiàn)了不占用DSP資源的多分辨率圖像的實(shí)時(shí)采集。經(jīng)過(guò)大量仿真和電路板調(diào)試，證明該方案靈活有效，能夠在工業(yè)監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷等圖像實(shí)時(shí)采集領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。