基于DSP的實時圖像數據采集系統設計
發布時間:2007/4/23 0:00:00 訪問次數:2685
引言
TI推出的C6000系列DSP,將數字信號處理器的處理能力提高到了一個新的境界。實際上,C6000系列的高速處理能力以及其出色的對外接口能力,使它在圖像處理領域具有非常大的應用潛力。DSP芯片的功能越來越強大,使信號處理系統的研究重點又回到軟件算法上,而且隨著DSP運算能力的不斷提高,能夠實時處理信號帶寬也大大增加,數字信號處理的研究重點也由初的非實時應用轉向高速實時應用。
1 TMS320C6416處理器特點
TMS320C6416是TI公司推出的TMS320C6000平臺上高性能定點系列處理器。適合實時圖像處理的內部結構主要特點包括:
①定點/浮點系列兼容DSP、CPU主頻達到720MHz;
②具有VelociTI先進VLIW結構內核;
③片內集成大容量SRAMt,最大可達8Mb;
④16/32/64位高能外部存儲器接口(EMIF)提供了同步/異步存儲器的直接接口;
⑤片內提供多種集成外設。
2 系統硬件設計
2.1硬件設計所用器件
采用TI公司的TMS320C6416DSK開發板作為DSP平臺。開發板提供的三排擴展引腳連接器,針對應用設計的子板可以插入引腳連接器,利用TMS320C6416DSK板提供的硬件設計資源。擴展引腳類型包括存儲器信號引、外圍設備信號引腳和主機端口接口信號引腳。存儲器信號引腳提供DSP異步EMIF信號訪問存儲器或者存镕器映射設備。外圍設備信號引腳提供DSP外圍設備信號.例如多道緩沖串行El(MCBSP)、時鐘(TIMER)。這兩類型的引腳連接器提供子板的電源和地信號。采用美國Syscan公司的黑白線陣CIS圖像傳感器SV253A4,分辨率為200dpi,掃描長度為216ram,掃描速度為0.36ms/行,單一模擬視頻輸出信號。采用美國Exar公司的高速線陣CIS/CCD傳感器處理器XRD98L23ACD完成對CIS圖像傳感器輸出信號的放大、A/D等處理,其分辨率為8位,具有6位程控增益放大器,8位程控偏移調節器。采用緩沖器74HC244完成傳感器處理器輸出數據的緩沖。
2.2硬件設計框圖
利用DSP芯片支持庫開發方法,將軟件模塊對應為硬件模塊,系統的框圖如圖1所示。由TMS320C6416DSK開發板定時器(TIMER)模塊提供圖像傳感器SV253A4和傳感器處理器XRD98L23ACD的時鐘信號。通用輸入輸出口(GPIO)模塊和多道緩沖串行口(MCBSP)模塊配合,模擬傳感器處理器XRD98L2 3ACD控制字的寫入時序,完成控制字的寫入。EDMA模塊和EMIFA模塊配合采用EDMA方式讀取外部存儲器數據的方法讀取緩沖器74HC244內數據到DSP內部存儲器。中斷模塊完成TIMER模塊的時鐘中斷設置,該時鐘中斷觸發EDMA模塊相應通道完成數據讀取。
2.3硬件設計電路
硬件電路如圖2所示,圖像傳感器SV253A4的VOUT引腳信號為輸出視頻信號, CP引腳信號為時鐘脈沖輸入信號, SP引腳信號為開始脈沖信號。
傳感器處理器XRD98L23ACD的RED引腳信號為紅分量輸入信號,DB0~DB4引腳信號為數據輸出位0~4信號,復用DB5/SCLK引腳信號數據輸出位5或者數據輸入SCLK信號,復用DB6/SDA7A引腳信號數據輸出位6或者數據輸入SDATA信號,復用DB7/LD引腳信號數據輸出位7或者LD信號,ADCCLK引腳信號為A/D轉換時鐘信號,CLAMP引腳信號為鉗位和視頻采樣信號,SYNCH引腳信號為新行開始和串行數據輸入控制信號。
緩沖器74HC244的1A1~1A4和2A1~2A4引腳信號為兩組數據輸入信號, 1Y1~1Y4和2Y1~2Y4引腳信號為兩組數據輸出信號, 1G和2G引腳信號為低電平有效使能信號。
TMS320C6416DSK的T0UT0和T0UTl引腳信號為定時器0和定時器1輸出信號,CLKX0引腳信號為MCBSP0傳輸時鐘信號,DX0引腳信號為MCBSP0傳輸數據信號,GPIOx引腳信號為通用輸入輸出信號,AED0~AED7引唧信號為EMIF數據引唧0~數據引腳7信號,AARE引腳信號為EMIF異步讀使能信號, AEA21引腳信號為EMlF地址引腳21信號。
TMS320C6416DSK的TOUT0輸出引腳為傳感器處理器XRD98L23ACD提供占空比為50%的10MHz時鐘ADCCLK輸入信號,TOUTl輸出引腳為圖像傳慼器SV253A4提供占空比為25%的5MHz時鐘CP輸入信號;CLKX0、DX0、GPIOx輸出引腳分別為傳感器處理器XRD98L23ACD提供控制字寫入時序的SCLK、SDATA、LD、SYNCH輸入信號;GPIOx輸出引腳提供圖像傳感器SV253A4的SP輸入信號和傳感器處理器XRD98L23ACD的鉗位和視頻采樣CLAMP輸入信號;AARE、AEA2l輸出引腳與邏輯組合提供緩沖器74HC244的1G和2G輸入信號:AED0~AED7輸入引啣接收緩沖器74HC244的lYl~2Y4輸出信號。
圖像傳感器SV253A4的VOUT輸出信號為傳慼器處理器XRD98L23ACD提供單通道RED輸入信號。傳感器處理器XRD98L23ACD的DB0~DB7輸出信號為緩沖器74HC244提供1A1~2A4輸入信號。
2.4 硬件工作流程
系統上電后,TMS320C6416DSK由MSBSP和GPIO模塊按照傳感器處理器XRD98L23ACD寫入時序寫入控制字
引言
TI推出的C6000系列DSP,將數字信號處理器的處理能力提高到了一個新的境界。實際上,C6000系列的高速處理能力以及其出色的對外接口能力,使它在圖像處理領域具有非常大的應用潛力。DSP芯片的功能越來越強大,使信號處理系統的研究重點又回到軟件算法上,而且隨著DSP運算能力的不斷提高,能夠實時處理信號帶寬也大大增加,數字信號處理的研究重點也由初的非實時應用轉向高速實時應用。
1 TMS320C6416處理器特點
TMS320C6416是TI公司推出的TMS320C6000平臺上高性能定點系列處理器。適合實時圖像處理的內部結構主要特點包括:
①定點/浮點系列兼容DSP、CPU主頻達到720MHz;
②具有VelociTI先進VLIW結構內核;
③片內集成大容量SRAMt,最大可達8Mb;
④16/32/64位高能外部存儲器接口(EMIF)提供了同步/異步存儲器的直接接口;
⑤片內提供多種集成外設。
2 系統硬件設計
2.1硬件設計所用器件
采用TI公司的TMS320C6416DSK開發板作為DSP平臺。開發板提供的三排擴展引腳連接器,針對應用設計的子板可以插入引腳連接器,利用TMS320C6416DSK板提供的硬件設計資源。擴展引腳類型包括存儲器信號引、外圍設備信號引腳和主機端口接口信號引腳。存儲器信號引腳提供DSP異步EMIF信號訪問存儲器或者存镕器映射設備。外圍設備信號引腳提供DSP外圍設備信號.例如多道緩沖串行El(MCBSP)、時鐘(TIMER)。這兩類型的引腳連接器提供子板的電源和地信號。采用美國Syscan公司的黑白線陣CIS圖像傳感器SV253A4,分辨率為200dpi,掃描長度為216ram,掃描速度為0.36ms/行,單一模擬視頻輸出信號。采用美國Exar公司的高速線陣CIS/CCD傳感器處理器XRD98L23ACD完成對CIS圖像傳感器輸出信號的放大、A/D等處理,其分辨率為8位,具有6位程控增益放大器,8位程控偏移調節器。采用緩沖器74HC244完成傳感器處理器輸出數據的緩沖。
2.2硬件設計框圖
利用DSP芯片支持庫開發方法,將軟件模塊對應為硬件模塊,系統的框圖如圖1所示。由TMS320C6416DSK開發板定時器(TIMER)模塊提供圖像傳感器SV253A4和傳感器處理器XRD98L23ACD的時鐘信號。通用輸入輸出口(GPIO)模塊和多道緩沖串行口(MCBSP)模塊配合,模擬傳感器處理器XRD98L2 3ACD控制字的寫入時序,完成控制字的寫入。EDMA模塊和EMIFA模塊配合采用EDMA方式讀取外部存儲器數據的方法讀取緩沖器74HC244內數據到DSP內部存儲器。中斷模塊完成TIMER模塊的時鐘中斷設置,該時鐘中斷觸發EDMA模塊相應通道完成數據讀取。
2.3硬件設計電路
硬件電路如圖2所示,圖像傳感器SV253A4的VOUT引腳信號為輸出視頻信號, CP引腳信號為時鐘脈沖輸入信號, SP引腳信號為開始脈沖信號。
傳感器處理器XRD98L23ACD的RED引腳信號為紅分量輸入信號,DB0~DB4引腳信號為數據輸出位0~4信號,復用DB5/SCLK引腳信號數據輸出位5或者數據輸入SCLK信號,復用DB6/SDA7A引腳信號數據輸出位6或者數據輸入SDATA信號,復用DB7/LD引腳信號數據輸出位7或者LD信號,ADCCLK引腳信號為A/D轉換時鐘信號,CLAMP引腳信號為鉗位和視頻采樣信號,SYNCH引腳信號為新行開始和串行數據輸入控制信號。
緩沖器74HC244的1A1~1A4和2A1~2A4引腳信號為兩組數據輸入信號, 1Y1~1Y4和2Y1~2Y4引腳信號為兩組數據輸出信號, 1G和2G引腳信號為低電平有效使能信號。
TMS320C6416DSK的T0UT0和T0UTl引腳信號為定時器0和定時器1輸出信號,CLKX0引腳信號為MCBSP0傳輸時鐘信號,DX0引腳信號為MCBSP0傳輸數據信號,GPIOx引腳信號為通用輸入輸出信號,AED0~AED7引唧信號為EMIF數據引唧0~數據引腳7信號,AARE引腳信號為EMIF異步讀使能信號, AEA21引腳信號為EMlF地址引腳21信號。
TMS320C6416DSK的TOUT0輸出引腳為傳感器處理器XRD98L23ACD提供占空比為50%的10MHz時鐘ADCCLK輸入信號,TOUTl輸出引腳為圖像傳慼器SV253A4提供占空比為25%的5MHz時鐘CP輸入信號;CLKX0、DX0、GPIOx輸出引腳分別為傳感器處理器XRD98L23ACD提供控制字寫入時序的SCLK、SDATA、LD、SYNCH輸入信號;GPIOx輸出引腳提供圖像傳感器SV253A4的SP輸入信號和傳感器處理器XRD98L23ACD的鉗位和視頻采樣CLAMP輸入信號;AARE、AEA2l輸出引腳與邏輯組合提供緩沖器74HC244的1G和2G輸入信號:AED0~AED7輸入引啣接收緩沖器74HC244的lYl~2Y4輸出信號。
圖像傳感器SV253A4的VOUT輸出信號為傳慼器處理器XRD98L23ACD提供單通道RED輸入信號。傳感器處理器XRD98L23ACD的DB0~DB7輸出信號為緩沖器74HC244提供1A1~2A4輸入信號。
2.4 硬件工作流程
系統上電后,TMS320C6416DSK由MSBSP和GPIO模塊按照傳感器處理器XRD98L23ACD寫入時序寫入控制字