TMS320F2812與CPLD的視頻采集系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

摘要：介紹基于TMS320F2812和CPLD的數(shù)字視頻采集系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用同步分離電路、TMS320F2812、EPM7128、TMS320C6416、IDE硬盤存儲(chǔ)器以及顯示器接口等芯片，利用TMs320F2812中的ADC采樣速度和轉(zhuǎn)換精度高的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行視頻的A／D轉(zhuǎn)換，可應(yīng)用于智能防盜、電力系統(tǒng)、智能交通、銀行、智能小區(qū)、醫(yī)療行業(yè)以及消防自動(dòng)報(bào)警等視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。
關(guān)鍵詞：TMS320F2812；EPM7128；視頻采集；采樣速度；A／D轉(zhuǎn)換

引言
隨著現(xiàn)代視頻采集處理技術(shù)的快速發(fā)展，視頻采集系統(tǒng)接口在智能防盜、智能交通、銀行、智能小區(qū)、醫(yī)療行業(yè)以及消防報(bào)警等系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)以TMS320F2812為視頻A／D轉(zhuǎn)換器，CPLD為時(shí)序和邏輯控制電路，TMS320C6416為圖像處理算法及控制芯片，IDE硬盤為大容量存儲(chǔ)器，2個(gè)SDRAM為圖像幀存儲(chǔ)器的硬件接口電路。與其他嵌入式視頻采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，該設(shè)計(jì)具有采集速度高、功耗低，能進(jìn)行圖像實(shí)時(shí)采集和處理，能大容量存儲(chǔ)圖像等特點(diǎn)。

1 視頻采集系統(tǒng)原理及接口設(shè)計(jì)
1．1 視頻采集系統(tǒng)原理
視頻采集系統(tǒng)原理如圖1所示。按電路功能，系統(tǒng)可分為圖像輸入模塊、圖像存儲(chǔ)模塊、圖像解碼模塊、CPLD控制模塊、DSP圖像處理與顯示接口模塊。

攝像頭輸出標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合模擬視頻信號(hào)經(jīng)過鉗位放大(EL4089)、同步信號(hào)分離(LMl881)、自增益控制以及A／D轉(zhuǎn)換后，輸出YUV422的數(shù)字信號(hào)，行、場(chǎng)同步信號(hào)，奇偶場(chǎng)信號(hào)以及像素時(shí)鐘信號(hào)等圖像數(shù)據(jù)。圖像輸入模塊將模擬視頻信號(hào)進(jìn)行行、場(chǎng)同步分離，并將行、場(chǎng)同步信號(hào)輸出到CPLD(EMP7128)作為基準(zhǔn)信號(hào)。CPLD作為邏輯時(shí)序控制器，用于完成數(shù)字視頻信號(hào)的存儲(chǔ)與時(shí)序控制，并以中斷方式通知DSP(TMS3-20F2812)讀取數(shù)據(jù)。DSP將SDRAM中的視頻數(shù)據(jù)讀出，并寫入大容量的IDE硬盤存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；且根據(jù)存儲(chǔ)的圖像算法，對(duì)圖像進(jìn)行校正、濾波、壓縮、分割、特征提取以及識(shí)別等處理。最后，將處理后的視頻信號(hào)傳送給顯示器實(shí)時(shí)顯示。
1．2 接口設(shè)計(jì)
一般情況下，視頻采集經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換后，需要經(jīng)過圖像預(yù)處理、特征提取、圖像分割與識(shí)別等操作，才輸出到顯示器顯示。這些功能的實(shí)現(xiàn)都需要DSP來完成。
圖像預(yù)處理包括圖像調(diào)整和圖像壓縮。圖像調(diào)整是指對(duì)視頻圖像進(jìn)行亮度、飽和度、色度以及對(duì)比度的調(diào)整，使圖像清晰、顏色明顯；而圖像壓縮是指根據(jù)需要設(shè)定視頻采集分辨率，通過壓縮可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。特征提取是指使圖像從視頻背景中分離出來的過程。圖像分割是指對(duì)特征提取得到的圖像進(jìn)行區(qū)域劃分的過程。最簡(jiǎn)單的圖像分割方法是，將圖像中的所有像素劃分為目標(biāo)像素和非目標(biāo)像素，用數(shù)字1表示目標(biāo)像素點(diǎn)，數(shù)字O表示其他像素點(diǎn)。