0 引言
图像是自然生物或人造物理的观测系统对世界的记录,是以物理为载体,以介质来记录信息的一种形式。图像信息是人类认识世界的重要知识来源。据学者统计,人类所得的信息有80%以上是来自眼睛摄取的图像。而事实上,这种静态的图像已无法满足人们对视频信息的要求。随着人们对视频数据的要求越来越高,高清晰、实时性视频数据量越来越大,视频的实时处理难度也在逐渐增大。本文给出了一款基于DSP+FPGA的嵌入式实时视频采集系统的设计方法,该系统可以广泛应用于关系公共安全的场所,如银行、机场、车站、商场等。
1 实时视频采集系统结构
常见的视频采集系统主要有两种:一种是基于单处理器(单片机、ARM等)的视频采集卡,特点是结构简单,易于实现,缺点是无法实时地对视频数据完成处理,需要使用外部处理器来完成特定的视频处理算法,因而成本高,升级维护难度大;另一种是基于主从处理器(ARM+DSP,FPGA+DSP等)的嵌入式视频采集卡,特点是系统高度集成,易于维护升级,可以满足视频采集的需求,同时可以完成特定的视频算法,成本较低。因此,本文给出了一种基于DSP+FPGA的嵌入式视频采集系统设计方案。其系统结构框图如图1所示。
本系统采用的是,TI公司的高性能、低功耗定点DSP芯片TMS320VC5509A,它内部的主时钟工作频率最高可达200 MHz,处理速度最高400MIPS;该DSP的片上RAM较大,包括32 K×16位DARAM和96 K×16位SARAM,共128 K×16位的片上存储空间;其片上外设丰富,包括实时时钟RTC、10位ADC、MCBSP接口、USB高速接口(速率为12Mb/s),还有MMC/SD(多媒体卡)接口、I2H接口等;该DSP处理器为低电压供电,采用1.6 V的内核电压。3.3 V的I/O电压,功耗低达0.2 mW/MIPS。
DSP作为视频采集系统的主处理器,主要完成各类接口和外设的配置以及视频的实时处理。包括时钟发生器(PLL)、I2C总线接口、EMIF模块、USB接口等。
各类接口只有协调工作,才可保证系统的正常运行。其中时钟发生器负责将外部24 MHz的晶振时钟倍频为200 MHz的系统工作时钟:I2C总线负责对视频采集芯片SAA711 1A进行初始化配置:USB接口负责与上位机通信,以实现数据的传输。
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