視頻圖像數據采集方法研究
2008-04-12 00:00:00王百彥吳志紅米紅菊
現代電子技術 2008年12期
摘 要：隨著DSP技術的普及、高性能DSP芯片的出現，DSP已越來越多地被廣大的工程師所接受，并越來越廣泛地應用于各個領域。介紹一種基于TMS320C5402 DSP芯片，結合雙向緩沖器74F245和A/D轉換芯片TLC5510的視頻圖像數據采集電路。DSP發出信號，經觸發器啟動A/D轉換器并讀取A/D轉換結果，達到視頻圖像數據采集的目的。電路結構簡潔、成本低、易于實現，能夠滿足圖像采集的需要。
關鍵詞：視頻圖像數據；A/D轉換器；TMS320C5402芯片；觸發器；雙向緩沖器
Analysis of Data CollectingMethod for Video Image
WANG Baiyan1，WU hihong1，2，MI Hongju1
(1.Sichuan University，Chengdu，610064，China;2.LFSND，Chengdu，610065，China
Abstract：With the popularity of DSP technology，the emergence of high-performance DSP chips，DSP has increasingly been accepted by the vast numbers of engineers and increasingly being used in various fields.This article，based on TMS320C5402 DSP chip，with double-flowed buffer 74F245 and the A/D converter chip TLC5510，introduces a circuit of collecting video image data. DSP start A/D converter and read A/D conversion results，it can achieve video image data acquisition purpose.This circuit is simple，low cost，easy to implement and can achieve the objects of colleting video image data.
eywords：video image data;A/D converter;TMS320C5402 chip;trigger;double-flowed buffer
視頻圖像采集的方法很多，分為2大類:自動圖像采集和基于處理器的圖像采集。前者采用專用圖像采集芯片，自動完成圖像的采集、幀存儲器地址生成以及圖像數據的刷新；除了要對采集模式進行設定外，主處理器不參與采集過程。這種方法的特點是采集不占用CPU的時間，實時性好，適應活動圖像的采集，但電路較復雜、成本較高。后者采用通用視頻A/D轉換器實現圖像的采集，不能完成圖像的自動采集，整個采集過程在CPU的控制下完成，由CPU啟動A/D轉換，讀取A/D轉換數據，將數據存入幀存儲器。其特點是數據采集占用CPU的時間，對處理器的速度要求高，但電路簡單、成本低、易于實現，能夠滿足某些圖像采集系統需要。基于TMS320C5402(C5402芯片，研究一種視頻圖像數據采集的方法。
1 器件簡介
1.1 TLC5510簡介
TLC5510是美國德州儀器（TI）公司生產的CMOS，8位高阻抗并行模數轉換器件。它依靠+5 V單電源工作，能提供最小20 MS/s的采樣速率。與閃速轉換器相比，TLC5510采用半閃存結構及CMOS工藝，因而大大減少了器件中比較器的數目。在縮小芯片尺寸的同時，可以保持高速轉換及較低的功率。由于其包含內部采樣和保持電路，從而大大地簡化了外圍電路的設計，無需外部基準電壓和精密電阻，僅使用內部基準電阻和VDDA構成基準電壓分壓器即可實現2 V的滿量程轉換范圍。
TLC5510的內部結構如圖1所示。
由圖1中可以看出:TLC5510模/數轉換器內含時鐘發生器、內部基準電壓分壓器、1套高4位采樣比較器、編碼器、鎖存器、2套低4位采樣比較器、編碼器和1個低4位鎖存器等元器件電路。TLC5510的外部時鐘信號CL通過其內部的時鐘發生器可產生3路內部時鐘，以驅動3組采樣比較器?；鶞孰妷悍謮浩鲃t可用來為這3組比較器提供基準電壓。輸出A/D信號的高4位由高4位編碼器直接提供，而低4位的采樣數據則由兩個低4位的編碼器交替提供。當使用內部電壓分壓器產生2 V基準電壓時，REFTS短路至REFT端，REFBS短路至REFB端。
1.2 D觸發器74HC74簡介
邊沿觸發器是一種在CP觸發沿來到前一瞬間加入輸入信號，輸入端受干擾時間短、受干擾可能性小的觸發器。74HC74觸發器正是這種帶有預置（SD）、清零(RD輸入、上跳沿觸發的邊沿觸發器。其功能表如表1所示:
由表1可知，該觸發器在遇到時鐘信號上跳沿時發生跳變。并且正常工作時有效控制端SD、RD置高電位。
1.3 TMS320C5402簡介
TMS320C5402是16 b定點的，使用改進的哈佛結構（1組程序存儲總線、3組數據存儲總線、4組地址總線），具有專用硬件邏輯的CPU、片內存儲器、片內外圍設備以及一個高度專業化的指令集。該處理器芯片具有集成度高、結構簡單、擴展方便、可靠性高、處理功能強、低功耗等特點。主要應用于語音處理、圖像采集處理、模式識別及工業控制等眾多領域，滿足了對信號快速、精確、實時處理及控制的要求。并且已日益顯示出其巨大的優越性。
2 電路原理
視頻圖像數據采集電路如圖2所示，由雙向緩沖器、視頻A/D轉換器、DSP處理器等組成。
通過程序中對系統初始化可以把C5402的時鐘頻率設定為20 MHz。將C5402的CLOUT輸出作為觸發器74HC74的時鐘輸入，觸發器74HC74的輸出作為A/D轉換器的采樣時鐘輸入；C5402的IOSTRB信號與A15地址線信號譯碼產生A/D轉換器TLC5510和緩沖器74F245的有效控制端OE的控制信號；雙向緩沖器74F245的方向控制信號T/R由C5402的輸出信號XF產生。
視頻信號的采集是將A/D作為C5402的一個I/O口，利用PORTR指令讀取A/D轉換后的數字信號。C5402的CLOUT時鐘輸出信號送入觸發器74HC74，觸發器的輸出信號作為A/D轉換器TLC5510的采樣時鐘信號；同時，C5402的IOSTRB信號與A15地址線信號譯碼產生A/D轉換器的有效控制信號，視頻圖像信號經A/D轉換器19管腳被采集，其輸出結果通過雙向緩沖器74F245進入C5402。
3 軟件實現
軟件部分主要包括DSP編程和PC編程。DSP程的主要任務是初始化、管理板上的資源和完成圖像視頻的處理算法。PC編程重點則是管理DSP操作和應用層軟件編寫。
C程序：
#include
#include
#include
extern void myread(; //聲明外部的匯編函數
extern int length; //聲明外部的匯編變量
extern int AD_BUFF;
int sample_data［64］; //定義全局數組
main(
{
int i;
int *ip_buffer;
FILE *fp;
CREG_WRITE(SWWSR.ADDR.0; //設置等待狀態寄存器
CREG_WRITE(SWCR.ADDR.0;
Length = 64;
myread(;
ip_bufferAD_BUFF;
for (i=0;i<64;i++
sample_data［i］*(ip_buffer+i;
if ((fp = fopen(“mydata”，\"wb++\"==NULL
{
exit(0;
}
fwrite(sample_data，sizeof(int，6*fp; //寫文件
fclose(fp;
}
匯編程序：
mmregs
.text
.global_myread ；定義外部匯編函數
_length
.usect\"vars\"，1
_AD_BUFF
.usect \"adbuf\"，64
.global_length，_AD_BUFF ；定義外部匯編變量
_myread
PSHM AR7 ；保護寄存器
LD *(_length，A
STLM A， BRC ；設置循環次數
STM #_AD_BUFF， AR7
RPTB myover-1 ；快循環
PORTR0x8000， *AR7 ；I/O口讀操作
myover:NOP
POPMAR7 ；恢復寄存器
RET ；函數返回
.end
cmd文件：
-cio 0x200
-stack 0x200
-heap 0x200
MEMORY
{
PAGE 0:
INT_PM_DRAM:origin==200h，length==2500h
EXT_PM_RAM: oridin==2d00h， length==1000h
PAGE 1:
INT_DM_SCRATCHPAD_DRAM:origin==060h， length==020h
INT_DM_RAM: origin==0800h， length==4000h
EXT_myRAM:origin==080h，length==010h
}
SECTIONS
{
.vector: {}>INT_PM_DRAMPAGE0
.text : {}>INT_PM_DRAMPAGE0
.cinit: {}>EXT_PM_RAM PAGE0
.switch: {}>EXT_PM_RAM PAGE0
.stack: {}>INT_DM_RAM PAGE1
.bss:{}>INT_DM_RAM PAGE1
.const: {}>INT_DM_RAM PAGE1
.data : {}>INT_DM_RAM PAGE1
.sysmem: {}>INT_DM_RAM PAGE1
.cio:{}>INT_DM_RAM PAGE1
var {}>INT_DM_RAM PAGE1
adbuf {}>EXT_myRAMPAGE1
}
4 結 語
基于DSP的處理芯片，借助其他相關芯片及外圍電路，實現圖像信息的采集，能夠實時有效地采集視頻圖像的信息，為LED顯示屏視頻顯示、圖像傳輸、通信、圖像處理提供前端硬件平臺。軟硬件方面也易于實現，有很好的使用價值。
參 考 文 獻
［1］戴明楨，周建江.TMS320C54x DSP結構、原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.
［2］康華光.電子技術基礎[CD2]數字部分[M].北京：高等教育出版社，2000.
［3］李彩，王安，劉勇.8位高速A/D轉換器TLC5510的應用[J].國外電子元器件，2003，7(6:59-61.
［4］劉棟嫣，李欣，董靜薇.基于CIS以及TLC5510的高速圖像采集系統[J].微型機與應用，2004，23(10:23-25.
［5］劉燕，陳興文.基于TMS320C5402的FIR數字濾波器的設計[J].現代電子技術，2005，28(14:108-109，112.
