基于TMS320DM642的CCD圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文提出了一種實(shí)時(shí)圖像采集和處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,該系統(tǒng)以TMS320DM642[1-2]為核心,結(jié)合視頻解碼芯片SAA7115H和OSD FPGA構(gòu)成實(shí)時(shí)圖像采集和處理系統(tǒng)電路。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/151215.htm1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)以TMS320DM642為核心,采用模塊化設(shè)計(jì)思想,整個(gè)系統(tǒng)主要由視頻解碼芯片(A/D轉(zhuǎn)換芯片)、可編程邏輯門陣列(OSD FPGA)、TMS320DM642及外圍電路組成。外圍電路主要包括CCD攝像機(jī)、SDRAM圖像存儲(chǔ)器、FLASH程序存儲(chǔ)器及TMS320DM642外圍電路(復(fù)位、電源連接等)。圖1為該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
1.2 系統(tǒng)工作原理
由CCD攝像頭攝入的PAL制圖像傳送到SAA7115解碼器,SAA7115解碼器將信號(hào)轉(zhuǎn)變成并行的BT.656圖像碼流送至TMS320DM642視頻口VP0,TMS320DM642將其再解碼,得到Y(jié)UV(4:2:2)格式的圖像,并通過EDMA傳輸?shù)絼?dòng)態(tài)存貯器(SDRAM)中存儲(chǔ),圖像大小為每場(chǎng)720×288(寬×高),每幀720×576(寬×高)。CPU通過訪問SDRAM中的圖像數(shù)據(jù),依照相應(yīng)的程序進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理。
在實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)中,為了不影響數(shù)據(jù)處理速度,需要在恒速的CCD圖像采集與變速的TMS320DM642圖像處理之間加入緩沖電路,緩沖采用TMS320DM642視頻口的片內(nèi)FIFO和片外SDRAM的乒乓緩存結(jié)構(gòu)。“乒乓操作”是一個(gè)經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)據(jù)流控制的處理方法,如圖2所示,其處理流程為:輸入數(shù)據(jù)流通過指針等時(shí)地將數(shù)據(jù)流分配到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)1、2和3中,在第1幀的時(shí)間,將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到1;第2幀將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到2,與此同時(shí),將1的數(shù)據(jù)作運(yùn)算處理。在下個(gè)緩沖周期,再次切換,將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到3,與此同時(shí),將2的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理。如此循環(huán),A、B、C、D、E為其5種狀態(tài)。
乒乓操作的最大特點(diǎn)是按節(jié)拍、相互配合地切換,將經(jīng)過緩沖的數(shù)據(jù)流不停頓地進(jìn)行運(yùn)算及處理。把乒乓操作模塊當(dāng)作一個(gè)整體,此模塊兩端的輸入數(shù)據(jù)流與輸出數(shù)據(jù)流均是連續(xù)不斷的,沒有任何停頓,因此非常適合進(jìn)行流水線式處理,完成數(shù)據(jù)的無(wú)縫緩沖與處理。
2 功能模塊設(shè)計(jì)
2.1 視頻采集模塊
本系統(tǒng)采用Philips公司的SAA7115視頻解碼芯片將CCD模擬視頻進(jìn)行數(shù)字化,然后傳給TMS320DM642的視頻端口進(jìn)行處理,同時(shí)分離水平同步(XRH)和垂直同步(XRV)等信號(hào)。
視頻解碼芯片采用SAA7115,省去時(shí)鐘同步電路的設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化接口電路,提高系統(tǒng)的可靠性。由攝像機(jī)采集到的模擬信號(hào)經(jīng)過視頻端子進(jìn)入到解碼器SAA7115的模擬端Al11,經(jīng)模擬處理和A/D轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生數(shù)字色度信號(hào)和亮度信號(hào),分別對(duì)其進(jìn)行處理。亮度信號(hào)處理的結(jié)果一路送到信號(hào)處理器,進(jìn)行綜合處理,產(chǎn)生Y和UV信號(hào),經(jīng)格式化后采用4:2:2 YUV格式從IPD[7-0]輸出直接連接到TMS320DM642視頻口的VP0[9-2]管腳;另一路經(jīng)過同步分離器,由數(shù)字PLL產(chǎn)生相應(yīng)的同步信號(hào)與TMS320DM642的VP0CTL0和VP0CTL1相連,同時(shí)PLL驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘發(fā)生器,產(chǎn)生27 MHz的時(shí)鐘同步信號(hào)LLC,輸出到TMS320DM642的VP0CLK0管腳。解碼器SAA7115與TMS320DM642的視頻接口的原理如圖3所示。
評(píng)論