圖像采集與處理系統(tǒng)的USB通信接口設(shè)計(jì)

　摘要：本文介紹了一種利用DSP處理DM642、CPLD及USB芯片等器件構(gòu)造的帶有USB接口的圖像采集和處理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了USB通信接口的硬件電路,在DSP/BIOS架構(gòu)上編寫(xiě)了USB的固件程序和主機(jī)端的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。該系統(tǒng)可用于香煙包裝流水線上的條包檢測(cè)等對(duì)生產(chǎn)速度要求較高的工業(yè)流程領(lǐng)域。

　　1 引言

　　目前國(guó)內(nèi)各大煙草制造企業(yè)的香煙包裝都是在高速流水線上進(jìn)行的，設(shè)備自動(dòng)化程度 高，機(jī)械和電氣控制復(fù)雜，生產(chǎn)中經(jīng)常產(chǎn)生包裝不合格的產(chǎn)品。目前的解決方法主要是通過(guò) 采集卡將煙包圖像傳輸?shù)焦た貦C(jī)中，應(yīng)用圖像處理技術(shù)[1]，檢測(cè)出不合格的產(chǎn)品。這是一種 PC-based 的檢測(cè)方法?，F(xiàn)有的采集卡一般不具備圖像處理的能力并且多是PCI 接口，存在 安裝和使用不方便，不支持熱插拔等問(wèn)題。

　　本文提出了一種應(yīng)用TI 公司高性能DSP 處理器TMS320DM642，視頻解碼器和Altera 新推出的CPLD EPM240 組成的嵌入式的具有初步圖像處理功能的采集系統(tǒng)[2]。應(yīng)用USB 接口將檢測(cè)到的不合格產(chǎn)品圖像信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦た貦C(jī)上，供生產(chǎn)人員做進(jìn)一步分析和統(tǒng)計(jì) 包裝中出現(xiàn)的問(wèn)題，以及時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　DSP 處理器[3]的視頻口接收視頻解碼器輸出的視頻數(shù)據(jù)，采集一幀圖像，通過(guò)EDMA[4] 將緩存在視頻口FIFO 中的數(shù)據(jù)搬移到SDRAM 中。經(jīng)過(guò)圖像處理判定有無(wú)反包，拉線錯(cuò)位 及破損等錯(cuò)誤。若要剔除煙包，工控機(jī)發(fā)出讀請(qǐng)求喚醒USB 芯片EZ-USB SX2（CY7C68001） [5]，DSP 啟動(dòng)EDMA 將SDRAM 中的圖像傳輸?shù)経SB 的FIFO（EP6）中。系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　DM642 是TI 公司推出的一款面向多媒體應(yīng)用的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，設(shè)計(jì)主頻為 500～ 720MHz，采用C64x 內(nèi)核，2 級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，同時(shí)片上還集成了視頻口(VP)，外部 存儲(chǔ)器接口（EMIF）等豐富的資源。DM642 特有的EDMA 負(fù)責(zé)片內(nèi)L2 存儲(chǔ)器與其他外設(shè) 之間的數(shù)據(jù)傳輸。EPM240Z 是Altera 最新推出的MAX II Z 系列CPLD。該系列采用非易失 的嵌入Flash 工藝，以及創(chuàng)新的查找表(LUT)邏輯結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)宏單元器件的成本和功 耗限制。在MAX 系列基礎(chǔ)之上，功耗只有十分之一，而容量增加了四倍，性能提升了一倍。

　　EZ-USB SX2（CY7C68001）集成有USB2.0 收發(fā)器，串行接口引擎SIE，4KB 的FIFO， 可以選擇的8 位或16 位總線方式。片上SIE 能完成大部分的USB 協(xié)議操作，簡(jiǎn)化了用戶設(shè) 置代碼，但由于其內(nèi)部不含微處理器，應(yīng)用層協(xié)議由DSP 編程實(shí)現(xiàn)。