基于DVI接口的圖像總線控制系統(tǒng)
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系統(tǒng)采用TI公司的視頻編碼芯片TFP410，編碼后的TMDS信號(hào)通過(guò)DVI電纜傳送至DVI顯示器。與TFP401對(duì)應(yīng)，TFP410支持從VGA到UXGA(25～1 65MHz)格式的像素速率，具有12位雙邊和24位單邊兩種輸入模式，可以通過(guò)I2C總線進(jìn)行芯片工作模式配置。TFP410主要通過(guò)DE引腳的高低電平來(lái)決定發(fā)送信號(hào)類型：當(dāng)DE為高電平時(shí)，發(fā)送像素編碼數(shù)據(jù)；當(dāng)DE為低電平時(shí)，發(fā)送同步信號(hào)以及控制信號(hào)。ISEL引腳的高低決定是否采用I2C總線，ISEL信號(hào)為低電平時(shí)，需要根據(jù)外部引腳對(duì)芯片進(jìn)行配置；當(dāng)ISEL信號(hào)為高電平時(shí)，可以通過(guò)I2C總線來(lái)配置，此時(shí)外部引腳配置不起作用。TFP410內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159314.htm
4 CAN總線通信模塊
系統(tǒng)需要和上位機(jī)進(jìn)行通信，采用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。CAN總線具有通信速率高、開(kāi)放性好、報(bào)文短、糾錯(cuò)能力和擴(kuò)展能力強(qiáng)的特點(diǎn)，通信速率可高達(dá)1 Mbps，特別適用于實(shí)時(shí)性要求很高的網(wǎng)絡(luò)。
系統(tǒng)采用了集成CAN總線控制器的C8051F系列單片機(jī)。通信軟件設(shè)計(jì)通過(guò)KeilC51實(shí)現(xiàn)，程序分別實(shí)現(xiàn)單片機(jī)交叉開(kāi)關(guān)配置與端口初始化、外部振蕩器初始化、CAN總線定時(shí)寄存器初始化、消息對(duì)象初始化、CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、消息響應(yīng)、錯(cuò)誤處理、系統(tǒng)廣播等功能。SN65HvD230功能結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。
采用TI公司生產(chǎn)的3．3 V芯片SN65HVD230作為總線收發(fā)器。該收發(fā)器與PCA82C250引腳兼容，具有差分收發(fā)能力、高速率傳輸(1 Mbps)、高抗電磁干擾、超小封裝、低功耗等性能；并有3種不同工作模式可供選用，與集成了CAN總線控制器的C8051F系列單片機(jī)配合使用，可使外圍電路更加簡(jiǎn)潔。
SN65HVD230的CANH和CANL輸出引腳需并聯(lián)一個(gè)電阻，作為CAN總線的終接電阻，終接電阻需滿足傳輸電纜的特性阻抗，一般取值120 Ω。
SN65HVD230的Rs引腳為斜率電阻輸入引腳，通過(guò)改變加在該引腳上的電壓，可以改變收發(fā)器的工作方式。
5 PAL模塊
系統(tǒng)提供一路PAL制式模擬信號(hào)輸出給TV監(jiān)視器。由于PAL制式場(chǎng)頻為50Hz，幀頻為25 Hz，所以前端高分辨率高幀頻的數(shù)字圖像必須降頻輸出，且分辨率也要降低。PAL編碼芯片選用Philips公司生產(chǎn)的SAA7128，支持PAL／NTSC／SECAM制式的編碼。它可以接受ITU-R BT．656格式4：2：2數(shù)據(jù)流信號(hào)，輸出標(biāo)準(zhǔn)CVBS復(fù)合視頻信號(hào)。
SAA7128將FPGA送出來(lái)的ITU-R BT．656格式4：2：2數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)視頻矩陣編碼轉(zhuǎn)換成模擬的視頻信號(hào)。該芯片工作在SLAVE模式下，即27MHz數(shù)據(jù)時(shí)鐘由外部振蕩器供給。SAA7128利用此時(shí)鐘對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行鎖存。
系統(tǒng)選用的C8051F系列單片機(jī)具有I2C總線功能?？赏ㄟ^(guò)I2C總線對(duì)SAA7128上電后進(jìn)行初始化控制。PAL信號(hào)的HS行同步，VS場(chǎng)同步信號(hào)均由SAA7128自動(dòng)生成。
FPGA首先在內(nèi)部建立一個(gè)RGB信號(hào)到Y(jié)CbCr信號(hào)的轉(zhuǎn)換表?？稍贔PGA內(nèi)部開(kāi)辟兩片RAM進(jìn)行乒乓操作，F(xiàn)PGA利用HS行同步、VS場(chǎng)同步來(lái)組成ITU-RBT．656格式4：2：2的數(shù)字視頻流。PAL一幀傳遞結(jié)束時(shí)，置一個(gè)標(biāo)志位，SAA7128開(kāi)始讀其中一片RAM的數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)另一片RAM進(jìn)行寫(xiě)操作，寫(xiě)入一幀新的數(shù)據(jù)，如此往復(fù)。并使TV監(jiān)視器能夠看到完整的CVBS信號(hào)圖像。在FPGA設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意PAL信號(hào)分奇偶場(chǎng)，采集的信號(hào)需要隔行采集，兩場(chǎng)結(jié)束才為完整的一幀圖像。
結(jié)語(yǔ)
本文從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，詳細(xì)介紹了基于DVI接口的圖像總線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠采集基于Camlink接口的高速CCD傳送的數(shù)字視頻信號(hào)，并能通過(guò)DVI接口實(shí)現(xiàn)1080 P的高清顯示。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定、圖像清晰，具有較高應(yīng)用價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于圖像處
理領(lǐng)域。
評(píng)論