基于DSP的实时图像数据采集系统设计
发布时间:2007/4/23 0:00:00 访问次数:2690
引言
TI推出的C6000系列DSP,将数字信号处理器的处理能力提高到了一个新的境界。实际上,C6000系列的高速处理能力以及其出色的对外接口能力,使它在图像处理领域具有非常大的应用潜力。DSP芯片的功能越来越强大,使信号处理系统的研究重点又回到软件算法上,而且随着DSP运算能力的不断提高,能够实时处理信号带宽也大大增加,数字信号处理的研究重点也由初的非实时应用转向高速实时应用。
1 TMS320C6416处理器特点
TMS320C6416是TI公司推出的TMS320C6000平台上高性能定点系列处理器。适合实时图像处理的内部结构主要特点包括:
①定点/浮点系列兼容DSP、CPU主频达到720MHz;
②具有VelociTI先进VLIW结构内核;
③片内集成大容量SRAMt,最大可达8Mb;
④16/32/64位高能外部存储器接口(EMIF)提供了同步/异步存储器的直接接口;
⑤片内提供多种集成外设。
2 系统硬件设计
2.1硬件设计所用器件
采用TI公司的TMS320C6416DSK开发板作为DSP平台。开发板提供的三排扩展引脚连接器,针对应用设计的子板可以插入引脚连接器,利用TMS320C6416DSK板提供的硬件设计资源。扩展引脚类型包括存储器信号引、外围设备信号引脚和主机端口接口信号引脚。存储器信号引脚提供DSP异步EMIF信号访问存储器或者存镕器映射设备。外围设备信号引脚提供DSP外围设备信号.例如多道缓冲串行El(MCBSP)、时钟(TIMER)。这两类型的引脚连接器提供子板的电源和地信号。采用美国Syscan公司的黑白线阵CIS图像传感器SV253A4,分辨率为200dpi,扫描长度为216ram,扫描速度为0.36ms/行,单一模拟视频输出信号。采用美国Exar公司的高速线阵CIS/CCD传感器处理器XRD98L23ACD完成对CIS图像传感器输出信号的放大、A/D等处理,其分辨率为8位,具有6位程控增益放大器,8位程控偏移调节器。采用缓冲器74HC244完成传感器处理器输出数据的缓冲。
2.2硬件设计框图
利用DSP芯片支持库开发方法,将软件模块对应为硬件模块,系统的框图如图1所示。由TMS320C6416DSK开发板定时器(TIMER)模块提供图像传感器SV253A4和传感器处理器XRD98L23ACD的时钟信号。通用输入输出口(GPIO)模块和多道缓冲串行口(MCBSP)模块配合,模拟传感器处理器XRD98L2 3ACD控制字的写入时序,完成控制字的写入。EDMA模块和EMIFA模块配合采用EDMA方式读取外部存储器数据的方法读取缓冲器74HC244内数据到DSP内部存储器。中断模块完成TIMER模块的时钟中断设置,该时钟中断触发EDMA模块相应通道完成数据读取。
2.3硬件设计电路
硬件电路如图2所示,图像传感器SV253A4的VOUT引脚信号为输出视频信号, CP引脚信号为时钟脉冲输入信号, SP引脚信号为开始脉冲信号。
传感器处理器XRD98L23ACD的RED引脚信号为红分量输入信号,DB0~DB4引脚信号为数据输出位0~4信号,复用DB5/SCLK引脚信号数据输出位5或者数据输入SCLK信号,复用DB6/SDA7A引脚信号数据输出位6或者数据输入SDATA信号,复用DB7/LD引脚信号数据输出位7或者LD信号,ADCCLK引脚信号为A/D转换时钟信号,CLAMP引脚信号为钳位和视频采样信号,SYNCH引脚信号为新行开始和串行数据输入控制信号。
缓冲器74HC244的1A1~1A4和2A1~2A4引脚信号为两组数据输入信号, 1Y1~1Y4和2Y1~2Y4引脚信号为两组数据输出信号, 1G和2G引脚信号为低电平有效使能信号。
TMS320C6416DSK的T0UT0和T0UTl引脚信号为定时器0和定时器1输出信号,CLKX0引脚信号为MCBSP0传输时钟信号,DX0引脚信号为MCBSP0传输数据信号,GPIOx引脚信号为通用输入输出信号,AED0~AED7引唧信号为EMIF数据引唧0~数据引脚7信号,AARE引脚信号为EMIF异步读使能信号, AEA21引脚信号为EMlF地址引脚21信号。
TMS320C6416DSK的TOUT0输出引脚为传感器处理器XRD98L23ACD提供占空比为50%的10MHz时钟ADCCLK输入信号,TOUTl输出引脚为图像传慼器SV253A4提供占空比为25%的5MHz时钟CP输入信号;CLKX0、DX0、GPIOx输出引脚分别为传感器处理器XRD98L23ACD提供控制字写入时序的SCLK、SDATA、LD、SYNCH输入信号;GPIOx输出引脚提供图像传感器SV253A4的SP输入信号和传感器处理器XRD98L23ACD的钳位和视频采样CLAMP输入信号;AARE、AEA2l输出引脚与逻辑组合提供缓冲器74HC244的1G和2G输入信号:AED0~AED7输入引啣接收缓冲器74HC244的lYl~2Y4输出信号。
图像传感器SV253A4的VOUT输出信号为传慼器处理器XRD98L23ACD提供单通道RED输入信号。传感器处理器XRD98L23ACD的DB0~DB7输出信号为缓冲器74HC244提供1A1~2A4输入信号。
2.4 硬件工作流程
系统上电后,TMS320C6416DSK由MSBSP和GPIO模块按照传感器处理器XRD98L23ACD写入时序写入控制字
引言
TI推出的C6000系列DSP,将数字信号处理器的处理能力提高到了一个新的境界。实际上,C6000系列的高速处理能力以及其出色的对外接口能力,使它在图像处理领域具有非常大的应用潜力。DSP芯片的功能越来越强大,使信号处理系统的研究重点又回到软件算法上,而且随着DSP运算能力的不断提高,能够实时处理信号带宽也大大增加,数字信号处理的研究重点也由初的非实时应用转向高速实时应用。
1 TMS320C6416处理器特点
TMS320C6416是TI公司推出的TMS320C6000平台上高性能定点系列处理器。适合实时图像处理的内部结构主要特点包括:
①定点/浮点系列兼容DSP、CPU主频达到720MHz;
②具有VelociTI先进VLIW结构内核;
③片内集成大容量SRAMt,最大可达8Mb;
④16/32/64位高能外部存储器接口(EMIF)提供了同步/异步存储器的直接接口;
⑤片内提供多种集成外设。
2 系统硬件设计
2.1硬件设计所用器件
采用TI公司的TMS320C6416DSK开发板作为DSP平台。开发板提供的三排扩展引脚连接器,针对应用设计的子板可以插入引脚连接器,利用TMS320C6416DSK板提供的硬件设计资源。扩展引脚类型包括存储器信号引、外围设备信号引脚和主机端口接口信号引脚。存储器信号引脚提供DSP异步EMIF信号访问存储器或者存镕器映射设备。外围设备信号引脚提供DSP外围设备信号.例如多道缓冲串行El(MCBSP)、时钟(TIMER)。这两类型的引脚连接器提供子板的电源和地信号。采用美国Syscan公司的黑白线阵CIS图像传感器SV253A4,分辨率为200dpi,扫描长度为216ram,扫描速度为0.36ms/行,单一模拟视频输出信号。采用美国Exar公司的高速线阵CIS/CCD传感器处理器XRD98L23ACD完成对CIS图像传感器输出信号的放大、A/D等处理,其分辨率为8位,具有6位程控增益放大器,8位程控偏移调节器。采用缓冲器74HC244完成传感器处理器输出数据的缓冲。
2.2硬件设计框图
利用DSP芯片支持库开发方法,将软件模块对应为硬件模块,系统的框图如图1所示。由TMS320C6416DSK开发板定时器(TIMER)模块提供图像传感器SV253A4和传感器处理器XRD98L23ACD的时钟信号。通用输入输出口(GPIO)模块和多道缓冲串行口(MCBSP)模块配合,模拟传感器处理器XRD98L2 3ACD控制字的写入时序,完成控制字的写入。EDMA模块和EMIFA模块配合采用EDMA方式读取外部存储器数据的方法读取缓冲器74HC244内数据到DSP内部存储器。中断模块完成TIMER模块的时钟中断设置,该时钟中断触发EDMA模块相应通道完成数据读取。
2.3硬件设计电路
硬件电路如图2所示,图像传感器SV253A4的VOUT引脚信号为输出视频信号, CP引脚信号为时钟脉冲输入信号, SP引脚信号为开始脉冲信号。
传感器处理器XRD98L23ACD的RED引脚信号为红分量输入信号,DB0~DB4引脚信号为数据输出位0~4信号,复用DB5/SCLK引脚信号数据输出位5或者数据输入SCLK信号,复用DB6/SDA7A引脚信号数据输出位6或者数据输入SDATA信号,复用DB7/LD引脚信号数据输出位7或者LD信号,ADCCLK引脚信号为A/D转换时钟信号,CLAMP引脚信号为钳位和视频采样信号,SYNCH引脚信号为新行开始和串行数据输入控制信号。
缓冲器74HC244的1A1~1A4和2A1~2A4引脚信号为两组数据输入信号, 1Y1~1Y4和2Y1~2Y4引脚信号为两组数据输出信号, 1G和2G引脚信号为低电平有效使能信号。
TMS320C6416DSK的T0UT0和T0UTl引脚信号为定时器0和定时器1输出信号,CLKX0引脚信号为MCBSP0传输时钟信号,DX0引脚信号为MCBSP0传输数据信号,GPIOx引脚信号为通用输入输出信号,AED0~AED7引唧信号为EMIF数据引唧0~数据引脚7信号,AARE引脚信号为EMIF异步读使能信号, AEA21引脚信号为EMlF地址引脚21信号。
TMS320C6416DSK的TOUT0输出引脚为传感器处理器XRD98L23ACD提供占空比为50%的10MHz时钟ADCCLK输入信号,TOUTl输出引脚为图像传慼器SV253A4提供占空比为25%的5MHz时钟CP输入信号;CLKX0、DX0、GPIOx输出引脚分别为传感器处理器XRD98L23ACD提供控制字写入时序的SCLK、SDATA、LD、SYNCH输入信号;GPIOx输出引脚提供图像传感器SV253A4的SP输入信号和传感器处理器XRD98L23ACD的钳位和视频采样CLAMP输入信号;AARE、AEA2l输出引脚与逻辑组合提供缓冲器74HC244的1G和2G输入信号:AED0~AED7输入引啣接收缓冲器74HC244的lYl~2Y4输出信号。
图像传感器SV253A4的VOUT输出信号为传慼器处理器XRD98L23ACD提供单通道RED输入信号。传感器处理器XRD98L23ACD的DB0~DB7输出信号为缓冲器74HC244提供1A1~2A4输入信号。
2.4 硬件工作流程
系统上电后,TMS320C6416DSK由MSBSP和GPIO模块按照传感器处理器XRD98L23ACD写入时序写入控制字