TMS320F2812与CPLD的视频采集系统接口设计

文章摘要：摘要：介绍基于TMS320F2812和CPLD的数字视频采集系统的接口设计。该系统采用同步分离电路、TMS320F2812、EPM7128、TMS320C6416、IDE硬盘存储器以及显示器接口等芯片，利用TMs320F2812中的ADC采样速度和转换精度高的优点进行视频的A／D转换，可应用于智能防盗、电力系统、智能交通、银行、智能小区、医疗行业以及消防自动报警等视频监控系统中。关键词：TMS320F2812；EPM7128；视频采集；采样速度；A／D转换引言 随着现代视频采集处理技术的快速发展，视频采集系统接口在智能防盗、智能交通、银行、智能小区、医疗行业以及消防报警等系统中的应用越来

TMS320F2812与CPLD的视频采集系统接口设计,标签：单片机开发,单片机原理,http://www.88dzw.com

摘要：介绍基于TMS320F2812和CPLD的数字视频采集系统的接口设计。该系统采用同步分离电路、TMS320F2812、EPM7128、TMS320C6416、IDE硬盘存储器以及显示器接口等芯片，利用TMs320F2812中的ADC采样速度和转换精度高的优点进行视频的A／D转换，可应用于智能防盗、电力系统、智能交通、银行、智能小区、医疗行业以及消防自动报警等视频监控系统中。
关键词：TMS320F2812；EPM7128；视频采集；采样速度；A／D转换

引言
    随着现代视频采集处理技术的快速发展，视频采集系统接口在智能防盗、智能交通、银行、智能小区、医疗行业以及消防报警等系统中的应用越来越普遍。本文设计的是一个以TMS320F2812为视频A／D转换器，CPLD为时序和逻辑控制电路，TMS320C6416为图像处理算法及控制芯片，IDE硬盘为大容量存储器，2个SDRAM为图像帧存储器的硬件接口电路。与其他嵌入式视频采集系统设计相比，该设计具有采集速度高、功耗低，能进行图像实时采集和处理，能大容量存储图像等特点。

1 视频采集系统原理及接口设计
1．1 视频采集系统原理
    视频采集系统原理如图1所示。按电路功能，系统可分为图像输入模块、图像存储模块、图像解码模块、CPLD控制模块、DSP图像处理与显示接口模块。

    摄像头输出标准的复合模拟视频信号经过钳位放大(EL4089)、同步信号分离(LMl881)、自增益控制以及A／D转换后，输出YUV422的数字信号，行、场同步信号，奇偶场信号以及像素时钟信号等图像数据。图像输入模块将模拟视频信号进行行、场同步分离，并将行、场同步信号输出到CPLD(EMP7128)作为基准信号。CPLD作为逻辑时序控制器，用于完成数字视频信号的存储与时序控制，并以中断方式通知DSP(TMS3-20F2812)读取数据。DSP将SDRAM中的视频数据读出，并写入大容量的IDE硬盘存储器中，实现视频数据的存储；且根据存储的图像算法，对图像进行校正、滤波、压缩、分割、特征提取以及识别等处理。最后，将处理后的视频信号传送给显示器实时显示。
1．2 接口设计
    一般情况下，视频采集经过A／D转换后，需要经过图像预处理、特征提取、图像分割与识别等操作，才输出到显示器显示。这些功能的实现都需要DSP来完成。
    图像预处理包括图像调整和图像压缩。图像调整是指对视频图像进行亮度、饱和度、色度以及对比度的调整，使图像清晰、颜色明显；而图像压缩是指根据需要设定视频采集分辨率，通过压缩可以提高系统的响应速度。特征提取是指使图像从视频背景中分离出来的过程。图像分割是指对特征提取得到的图像进行区域划分的过程。最简单的图像分割方法是，将图像中的所有像素划分为目标像素和非目标像素，用数字1表示目标像素点，数字O表示其他像素点。

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2 视频采集系统接口软件设计
    TMS320C6416上电后进行初始化，即对状态寄存器STO、STl，处理器模式控制寄存器PMST和时钟模式寄存器CLKMD等进行适当的配置。  TMS320C6416内部的boot程序按照外部中断或者通用I／O接口的设置，将Flash中的程序读到TMS320C6416内部的RAM中，并运行程序；然后通过它的McBSP多通道缓冲口，将控制字写入TMS320F2812的寄存器中，从而设置其工作模式。TMS320C6416开始启动采集数据，并从sDRAM中读取数据，随后进行视频信号处理。CPLD会对同步分离电路LMl881输出的各种视频信号进行判断与控制。当CPLD产生SDRAM的地址写选通信号后，会将一帧数据写入SDRAM；然后发中断信号给TMS320C6416，以通知TMS320C6416可以读取数据，并进行数据压缩、编码、校正、滤波、分割与特征提取等；同时写入到IDE硬盘中，并送显示器进行显示。
    摄像头输出2路复合模拟视频信号：一路送给钳位电路进行放大，然后输出到TMS320F2812进行A／D转换，输出需要的YUV422数字视频信号。由CPLD对它进行逻辑与时序控制，TMS320F2812通过系统外部接口将数据传送给TMS320C6416进行图像处理并显示。另一路经过LMl881同步分离电路输出模拟视频行、场同步信号。再通过CPLD产生YUV422数字视频信号，并逐帧存入SDRAMA和SDRAMB中。SDRAMA和SDRAMB的地址写时序信号由行、场视频信号产生。其读信号由DSP的EMIF控制信号产生。当CPLD向SDRAMA写入一帧图像数据时，发中断信号给TMS320C6416。  TMS320C6416将从SDRAMB读取一帧图像数据，同时写入IDE硬盘中，并且送显示器显示。当SDRAMA存满图像且SDRAMB中的图像数据被读完时，CPLD进行读／写地址信号切换。这样，CPLD将向SDRAMB存入图像数据，而DSP将从SDRAMA中读取图像数据。如此循环，可以提高图像的存储／读取速度，以及实现实时图像处理与显示的效果。视频采集流程如图4所示。

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