基于Video Port的Camera Link的圖像采集接口設(shè)計

摘要：通過視頻接口和Channel Link芯片實現(xiàn)了數(shù)字信號處理芯片TMS320DM642與Camera Link線掃描相機的無縫連接。解決了圖像數(shù)據(jù)輸出速度為40 MB／s的高速圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，前端采集與后端輸出的速度匹配問題。系統(tǒng)可實時、高速地采集大量的圖像數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：Camera Link；TMS320DM642；視頻接口；視頻采集

圖像采集的運用非常廣泛，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，采集技術(shù)有了很大程度的進步。目前的專業(yè)采集設(shè)備集成度更高，分辨率更大，傳輸速度更快，針對性更強。
本文以DALSA公司的Spyder2系列線掃描相機為圖像采集源，以TI公司的TMS320DM642多媒體處理器為核心，實現(xiàn)高速圖像的采集和處理任務。
Spyder2線掃描相機以其高速的采集速度和先進的Camera Link接口，已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)線等領(lǐng)域。本方案集合了Camera Link和TMS3 20DM642的優(yōu)點，縮短了設(shè)計周期，降低了難度，提高了設(shè)計的效率和設(shè)計質(zhì)量。

1 總體概述
Camera Link是一種基于視頻應用發(fā)展而來的通信接口標準，Camera Link接口采用National Semiconductor公司的Channel Link技術(shù)，其最高速率可達2．38 Gbps。Camera Link相機和圖像采集設(shè)備之間采用LVDS信號傳輸，從而簡化了圖像采集設(shè)備和模擬攝像頭之間所必需的視頻編解碼等步驟，降低了生產(chǎn)成本和維護費用。
TMS320DM642作為多媒體處理器，內(nèi)置3個專用的視頻數(shù)據(jù)接口(Video Port)。每一視頻接口有20位數(shù)據(jù)總線，可以在8位、10位、16位總線方式下進行視頻采集或視頻顯示。采集頻率最高可達80 MHz。
DALSA Spyder2相機采用單通道Channel Link輸出，每線輸出2048像素，每個像素8位。為了圖像處理的方便，采集接口將視頻數(shù)據(jù)重整為完整幀并緩存于SDRAM中。TMS320DM642的Video Port接口設(shè)置為8位的RAW Data采集模式。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。DALSA Spyder2相機采集到的視頻信號通過Video Port0傳輸?shù)絊DRAM中緩存，DM642再通過EMIFA從SDRAM中讀取每幀圖像進行分析處理。

2 關(guān)鍵硬件設(shè)計
2．1 視頻解串電路
Camera Link標準中，相機的信號被分為3種：視頻數(shù)據(jù)信號、相機控制信號、串行通信信號。
視頻解碼部分采用National Semiconducor公司TSSOP-56封裝的DS90CR288A接收器來完成，它能夠?qū)?路LVDS串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為2位并行TTL／CMOS數(shù)據(jù)，在傳輸時鐘CLK的每個周期，將28位并行數(shù)據(jù)輸出。
DS90CR288A解碼出的TTL／CMOS信號可以分成2類：圖像信號和圖像時鐘信號(WCLK)。其中圖像信號又由24位圖像數(shù)據(jù)信號和4位圖像同步信號組成，這些信號都符合Channel Link技術(shù)標準。
圖像同步信號包括：FVAL(Frame Valid)、LVAL(Line Valid)、DVAL(Data Valid)，分別為幀有效信號、行有效信號和數(shù)據(jù)有效信號。當FVAL、LVAL、DVAL同時有效(為高電平時)，表示相機正在輸出有效的圖像數(shù)據(jù)。Channel Link的圖像同步信號和時鐘信號的關(guān)系如圖2所示。