基于Video Port的Camera Link的圖像采集接口設(shè)計(jì)

摘要：通過(guò)視頻接口和Channel Link芯片實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320DM642與Camera Link線掃描相機(jī)的無(wú)縫連接。解決了圖像數(shù)據(jù)輸出速度為40 MB／s的高速圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，前端采集與后端輸出的速度匹配問(wèn)題。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、高速地采集大量的圖像數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：Camera Link；TMS320DM642；視頻接口；視頻采集

圖像采集的運(yùn)用非常廣泛，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，采集技術(shù)有了很大程度的進(jìn)步。目前的專(zhuān)業(yè)采集設(shè)備集成度更高，分辨率更大，傳輸速度更快，針對(duì)性更強(qiáng)。
本文以DALSA公司的Spyder2系列線掃描相機(jī)為圖像采集源，以TI公司的TMS320DM642多媒體處理器為核心，實(shí)現(xiàn)高速圖像的采集和處理任務(wù)。
Spyder2線掃描相機(jī)以其高速的采集速度和先進(jìn)的Camera Link接口，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線等領(lǐng)域。本方案集合了Camera Link和TMS3 20DM642的優(yōu)點(diǎn)，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了難度，提高了設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 總體概述
Camera Link是一種基于視頻應(yīng)用發(fā)展而來(lái)的通信接口標(biāo)準(zhǔn)，Camera Link接口采用National Semiconductor公司的Channel Link技術(shù)，其最高速率可達(dá)2．38 Gbps。Camera Link相機(jī)和圖像采集設(shè)備之間采用LVDS信號(hào)傳輸，從而簡(jiǎn)化了圖像采集設(shè)備和模擬攝像頭之間所必需的視頻編解碼等步驟，降低了生產(chǎn)成本和維護(hù)費(fèi)用。
TMS320DM642作為多媒體處理器，內(nèi)置3個(gè)專(zhuān)用的視頻數(shù)據(jù)接口(Video Port)。每一視頻接口有20位數(shù)據(jù)總線，可以在8位、10位、16位總線方式下進(jìn)行視頻采集或視頻顯示。采集頻率最高可達(dá)80 MHz。
DALSA Spyder2相機(jī)采用單通道Channel Link輸出，每線輸出2048像素，每個(gè)像素8位。為了圖像處理的方便，采集接口將視頻數(shù)據(jù)重整為完整幀并緩存于SDRAM中。TMS320DM642的Video Port接口設(shè)置為8位的RAW Data采集模式。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。DALSA Spyder2相機(jī)采集到的視頻信號(hào)通過(guò)Video Port0傳輸?shù)絊DRAM中緩存，DM642再通過(guò)EMIFA從SDRAM中讀取每幀圖像進(jìn)行分析處理。

2 關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)
2．1 視頻解串電路
Camera Link標(biāo)準(zhǔn)中，相機(jī)的信號(hào)被分為3種：視頻數(shù)據(jù)信號(hào)、相機(jī)控制信號(hào)、串行通信信號(hào)。
視頻解碼部分采用National Semiconducor公司TSSOP-56封裝的DS90CR288A接收器來(lái)完成，它能夠?qū)?路LVDS串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為2位并行TTL／CMOS數(shù)據(jù)，在傳輸時(shí)鐘CLK的每個(gè)周期，將28位并行數(shù)據(jù)輸出。
DS90CR288A解碼出的TTL／CMOS信號(hào)可以分成2類(lèi)：圖像信號(hào)和圖像時(shí)鐘信號(hào)(WCLK)。其中圖像信號(hào)又由24位圖像數(shù)據(jù)信號(hào)和4位圖像同步信號(hào)組成，這些信號(hào)都符合Channel Link技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
圖像同步信號(hào)包括：FVAL(Frame Valid)、LVAL(Line Valid)、DVAL(Data Valid)，分別為幀有效信號(hào)、行有效信號(hào)和數(shù)據(jù)有效信號(hào)。當(dāng)FVAL、LVAL、DVAL同時(shí)有效(為高電平時(shí))，表示相機(jī)正在輸出有效的圖像數(shù)據(jù)。Channel Link的圖像同步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)系如圖2所示。