基于DSP的视频图像采集系统设计

第１２卷第１期安徽水利水电职业技术学院学报Ｖｏｌ．１２Ｎｏ．１２０１２年３月ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＮＨＵＩ　ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＣＯＬＬＥＧＥ　ＯＦ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　ＡＮＤ　ＨＹＤＲＯＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲＭａｒ．２０１２基于ＤＳＰ的视频图像采集系统设计孙　亮，　桂　林（河南工业职业技术学院，河南南阳　４７３００９）摘　要：文章提出了一种基于ＤＳＰ的电视信号采集系统。

该系统采用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＤＳＰ、高速模数转换器ＴＣＬ５５１０和视频同步分离芯片ＬＭ１８８１，实现了视频图像的实时采集。

关键词：图像采集；ＤＳＰ；Ａ／Ｄ转换器ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６２２１．２０１２．０１．０００中图分类号：ＴＮ９１１．７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－６２２１（２０１２）０１－００４７－０２Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｖｉｄｅｏ　ｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰＳＵＮ　Ｌｉａｎｇ，　ＧＵＩ　Ｌｉｎ（Ｈｅｎａｎ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｖａｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｎａｎｙａｎｇ　４７３００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｏｎｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ．Ｔｈｅ　ｓｙｓ－ｔｅｍ　ｕｓｅｓ　ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＤＳＰ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　Ａ／Ｄ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ＴＣＬ５５１０ａｎｄ　ｖｉｄｅｏ　ｓｙｎｃ　ｓｅｐａｒａｔｏｒＬＭ１８８１ａｎｄ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｖｉｄｅｏ　ｉｍａｇｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ目前模拟信号的采集多采用计算机插卡式Ａ／Ｄ板或以单片机（如５１，９６系列）为处理器的Ａ／Ｄ系统；视频图像信号多采用计算机图像卡采集。

这些方法仅适用于慢速、信号通道少、类型单一且相互关系简单的场合。

如果要多信道同时实时采集高速模拟视频信号，用这些方法难以实现。

本文以ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＤＳＰ为例，介绍基于数字信号处理器（ＤＳＰ）的高速、高精度的视频信号实时采集电路和方法。

１　硬件构成及原理视频采集系统利用ＬＦ２４０７ＤＳＰ芯片速度快的特点，控制高速Ａ／Ｄ芯片ＴＬＣ５５１０转换器将摄像头采集的图像采集下来，再利用其数据处理和通信功能，对数据进行传输。

同步分离芯片ＬＭ１８８１芯片将视频信号中的复合同步、场同步信号分离出来供ＬＦ２４０７ＤＳＰ采集图像的控制。

１．１　视频同步分离电路从ＣＣＤ摄像头出来的是视频信号不能直接进行Ａ／Ｄ转换。

视频信号中除图像信号外还有场同步 收稿日期：２０１１－１１－０３；修回日期：２０１１－１１－２０作者简介：孙　亮（１９８２－），男，河南南阳人，教师，从事机械设计教学与研究。

信号、场消隐信号、行同步信号、行消隐信号以及槽脉冲等信号，因此，若要对视频信号进行采集，就必须准确把握各种信号间的逻辑关系。

摄像头输出的是图像信号，同步信号，行、场消隐信号这３种信号组合起来形成的黑白全电视信号。

我国电视行业规定：行频为１５６２５Ｈｚ，行同步脉宽为４．７μｓ；场频为５０Ｈｚ，场同步脉宽为２．５×１／１５６２５＝１６０μｓ。

在该方案中，使用专用芯片ＬＭ１８８１将行、场同步脉冲分离出来。

ＬＭ１８８１是针对视频信号的同步分离芯片，可以直接对电视信号进行同步分离，准确的获得所需的视频图像信号。

ＬＭ１８８１能接收ＰＡＬ制、ＮＴＳＣ制和ＳＥＣＡＭ制的全电视信号，输出复合同步信号、场同步信号、奇偶场信号。

ＬＭ１８８１是正极性图像信号输入、ＴＴＬ电平输出，从而简化了电路。

１．２　ＡＤ转换器Ａ／Ｄ转换器采用ＴＩ公司的ＴＬＣ５５１０芯片。

它是一种采用ＣＯＭＳ工艺制造的８位高阻抗并行Ａ／Ｄ芯片，能提供的最小采样率为２０ＭＳＰＳ。

由于ＴＬＣ５５１０采用了半闪速结构及ＣＯＭＳ工艺，因而大大减少了器件中比较器的数量，而且在高速转换的同时能够保持较低的功耗。

在推荐工作条件下，ＴＬＣ５５１０的功耗仅为１３０ｍＷ。

由于ＴＬＣ５５１０不仅具有高速的Ａ／Ｄ转换功能，而且还带有内部采样保持电路，从而大大简化了外围电路的设计；同时，由于其内部带有了标准分压电阻，因而可以从＋５Ｖ的电源获得２Ｖ满刻度的转换范围。

ＴＬＣ５５１０有１个转换时钟输入端ＣＬＫ和１个片选端ＯＥ。

ＣＬＫ的下降沿启动Ａ／Ｄ转换，１次Ａ／Ｄ转换需要２．５个ＣＬＫ周期，即第Ｎ个ＣＬＫ的下降沿启动Ａ／Ｄ转换后，要等第Ｎ＋２个ＣＬＫ的上升沿出现时，第１个Ａ／Ｄ转换数据才会准备好。

当片选信号ＯＥ为低电平时，Ａ／Ｄ转换数据输出到外部数据总线上，供ＤＳＰ读取。

２　系统软件编程２．１　ＬＦ２４０７采集程序按照ＰＡＬ制式，在电视信号中，正程期间传送图像信号，逆程期间不传送图像信号。

因此，若不采取措施，在逆程期间的扫描就会在屏幕上产生回扫线，从而对正程图像造成干扰，影响图像的清晰度。

复合消隐脉冲的作用就是在行、场逆程期间使显示截止，使其不干扰正程的图像信号。

复合消隐脉冲包括行消隐脉冲和场消隐脉冲。

行消隐脉冲每行１个，重复周期６４ｕｓ，宽度为１２ｕｓ；场消隐脉冲每场１个，重复周期２０ｍｓ，宽度为１６１２ｕｓ；复合消隐脉冲其相对电平为７５％，相当于图像信号黑电平，复合消隐脉冲重复周期为４０ｍｓ。

图像采集由ＬＦ２４０７运行采集程序完成。

采集程序由主程序和场、行两个中断服务子程序组成。

主程序完成ＬＦ２４０７初始化后即空转等待场中断信号。

由场同步信号作为场中断请求信号加到ＬＦ２４０７的ＩＮＴ１引脚上。

程序转入场中断子程序，在用软件完成从场同步后沿到场正程的计时，并在行中断后返回主程序等待行中断。

由行同步信号作为行中断请求信号加到ＬＦ２４０７的ＩＮＴ２引脚。

程序转入行个断子程序，先设置行计数辅助寄存器，在用软件完成由行同步后沿到行正程的计时后，开始运行指令从ＬＦ２４０７中读取像素值。

待１行像素取完后，返回主程序，等待第２行的中断信号的到来。

如此循环，完成１场像素的采集。

２．２　微机与ＤＳＰ之间的串行通信微机与ＤＳＰ之间采用ＲＳ２３２串口通讯协议进行串口通讯，使用ＶＣ＋＋６．０开发串行通信程序，通常采用的方法如下：①利用Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ通信函数；②利用ＶＣ的标准通信函数－ｉｎｐ、－ｉｎｐｗ、－ｉｎｐｄ、－ｏｕｔｐ等直接对串口进行操作；③使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋中一个名叫Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　ＣｏｍｍｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ（简称ＭＳＣｏｍｍ）的通讯控件；④利用第３方编写的通信类。

（下转第７３页）８４ 安徽水利水电职业技术学院学报 第１２卷所需的知识、技能、核心能力和态度，并融入国家职业标准，确立课程模块的细节；构建以生产流程为导向的理论、实践一体化课程体系。

在与地方企业合作办学过程中，引入生产项目，真实演练，校企互动，教师以工人师傅、生产调度员、技术员、车间主任等身份参与实训教学与管理，学生以企业员工、徒弟身份参与生产过程；在着重培养学生职业能力的同时，注重培养学生职业素质，增强学生责任感以及团队精神。

这种师生的双重身份及其教学效果是其他教学方法无法比拟的。

３　结束语对于以工科为主的高职院校，机械专业基础课程群教学体系建设是其重要的基础建设之一。

当前，很多院校的课程群建设还处在起步阶段，课程群建设的概念、内容、方法及体系构建没有统一的标准，一定程度上影响了课程群建设的质量。

为此我们以机械设计与制造专业的相关课程和课程群建设为切入点进行了机械专业基础课程群课程体系建设的实践，以期能对加快职业教育的发展起到抛砖引玉的作用。

［参　考　文　献］［１］　赵志群．职业教育工学结合一体化课程开发指南［Ｍ］．北京：清华大学出版社２００９．［２］　姜大源．世界职业教育课程改革的基本走势及其启示［Ｊ］．中国职业技术教育，２００８，（２７）：７－１３．［３］　许中明，罗勇武．以能力为本位构建高职机械专业基础课程群教学体系［Ｊ］．职教论坛，２０１０，（３）：５３－５６．［４］　王明海．高职院校职业教育学习领域课程学习情境的设计研究［Ｊ］．教育与职业，２００８，（３６）：１２１－１２３．（责任编辑　胡　进）（上接第４８页）ＭＳＣｏｍｍ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司提供的简化Ｗｉｎｄｏｗｓ下串行通信编程的ＡｃｔｉｖｅＸ控件，它封装了串口的所有功能，为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。

只要通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松地实现串口通讯，使用方便，本系统中采用第３种方法实现微机与ＤＳＰ之间串口通讯。

３　结束语本系统经过运行检验，可靠性高，易于实现，能够满足视频信号的高速采集，为后续的数字图像处理提供了基础，具有广泛的应用前景。

［参　考　文　献］［１］　何苏勤，王忠勇．ＴＭＳ３２０Ｃ２０００系列ＤＳＰ原理及实用技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６．［２］　肖　亮，沈建军，李　飚，等．基于ＣＰＬＤ的黑白全电视信号采集系统［Ｊ］．微处理机，１９９９，（４）：２１－２５．［３］　徐守堂，杨志民，徐大诚．电视接收技术［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，１９９６．（责任编辑　胡　进）３７第１期 贾　芸，等：高职机械专业基础课程群教学体系开发的探索。