视频图像采集系统的设计研究

和成本 。其基本原理图如图１ 所 示。
（ Ｒ Ｄ Ｙ Ｉ ） 。视频采集控制器产生的地址信号、写信 号和Ｓ Ａ Ａ ７ １ １ ３ Ｈ 的Ｖ Ｐ Ｏ 数据接 口构成 了帧存写通道 的入 口；Ｄ Ｓ Ｐ 送来的地址线、数据线 、读信号构 成 了帧存读通道的出口，两者交替在帧存控制器 的控制下分别与帧存Ａ 、帧存Ｂ 连接 。帧存控制器 根据切换信号Ｒ Ｄ Ｙ Ｉ 、Ｒ Ｄ Ｙ ２ 与运算的结果进行接 口 转换：当一帧图像存入帧存储器时，帧切换 的两 个必要条件之一Ｒ Ｄ Ｙ １ 置为高 电位 （ 逻辑真） ，Ｒ Ｄ Ｙ ２ 是Ｄ Ｓ Ｐ 处理完一帧 图像后置为高电位 当两者 同 时为真时 ，切换两通道 的连接 ，开始新的一个 图 像采集处理过程，同时Ｒ Ｄ Ｙ Ｉ 、Ｒ Ｄ Ｙ ２ 复位，为下一 次切换作准备。Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 芯片采用的Ｃ ｙ ｃ ｌ ｏ ｎ ｅ 系列的 Ｅ Ｐ ｉ Ｃ １ ２ 。其硬件结构框 图如图３ 所示 。
本 系统硬件 电路 设计简 单，易于制 作和测 试 ，把大 量的硬件 电路都集成到 了一片Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 芯 片上来 实现，大大降低 了系统 的成本 。由于运 用 了嵌入 式的Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 设计，系统具有设计 灵活， 数据传输 速率高等优点 ，也较为合理解 决了本 系 统中软硬件 电路数据交换 的瓶颈 问题 。在基 于Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的Ｐ Ｃ Ｉ 接 口电路 的设计很好 的解决 了视 频采集 系统ｆ Ｄ Ｐ Ｃ 机之 间的高速通信 问题 。这种 设计不但可 以运用在视频如 图象采集 系统 ，还 可 以大量 的运用在数据采集的其他领域 。
［ ３ １ 王 雪松 ． 基于Ｆ Ｐ ＧＡ的 智 能视 频 信 号 处 理 技 术 研 究 『 Ｄ】
大大提高了整个 系统的运行速度 。 采用 Ｃ ｙ ｃ ｌ ｏ ｎ ｅ 系 列的 Ｅ Ｐ １ ｃ １ ２ 器件 完 成 设 计，该器件 共有 １ ２ ０ ６ ０ 个Ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ Ｃ ｅ ｌ １ 。Ｐ Ｃ ｌ 总线上 图２系统 总体框 图 的Ｓ ｌ ａ ｖ ｅ 和Ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 之 间的数 据传 输方式是 以Ｄ Ｍ Ａ 二、Ｓ Ａ Ａ ７ １ １ ３ Ｈ 在视频采集接 口系统 中的应 块模式传输的 ，符合Ｐ Ｃ Ｉ 协议２ ． ２ 。实 际电路在 用 Ｗ Ｉ Ｎ ２ ０ ０ ０ 操作 系统 下运行 ，数 据传输 速率可 以 １ ． Ｓ ＾ ｕ Ａ ７ １ １ ３ Ｈ 主要功能特点 达ＮＳ Ｏ Ｍ ｂ ｐ ｓ ，满足 了高速视频处理要求 。 Ｓ Ａ Ａ ７ １ １ ３ Ｈ 是 一款功 能强大且操 作简单 的９ 芯片 由Ｐ Ｃ Ｉ 接 口模块 、Ｄ Ｍ Ａ 控制模块及本地
、
位视频输入处理芯 片，该芯片采用Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ 工艺 ， 通过Ｉ Ｉ Ｃ 总线与Ｐ ｃ 或Ｄ Ｓ Ｐ 相连构成应用系统 。它 内部包含两路模拟 处理通道，能实现视频信 号 源 选择、抗混叠滤波 、Ｍ Ｄ 转换 、自动箝位 、 自 动增益控制 （ Ａ Ｇ Ｃ ） 、时钟发生 （ Ｃ Ｇ Ｃ ） 、多制式解 码 、亮度 ／ 对 比度 ／ 饱和 度控制 （ Ｂ Ｃ Ｓ ） 和多标准 Ｖ Ｂ Ｉ 数据解码 。 ２ ． 视频接 口的硬件连接 系统 上电后 ，在 Ｄ Ｓ Ｐ 接 到采集 图像的指 令 后，就设置Ｓ Ａ Ａ Ｔ １ １ ３ Ｈ 内部寄存器进入正常工作状 态 。接 口所有 的控制逻辑都在一块Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 内部实
视频 图像采集系统应 该完成视频信 号从前 期采集 到存取和 Ｐ ｃ 机 之间 的通 信 ，以及Ｄ Ｓ Ｐ 处 理并且在Ｐ Ｃ 机上 的视 频回放等功能 ，这 也是 目 前国 内外 的主流视 频图像处理系统所 能实现 的
功能。
一
研究方案的拟订 ｌ ＿ 视频图象输入 方案拟 订 随着现代科技 的高速发展 ，高集 成度芯片 的开发也越来越成为一种趋势，所 以在视频信号 的采集中使用视频信号输入处理的集成芯片可 以 为后继的图像处理提供极大的方便，并大大减少 硬件 电路的复杂程度，也 氐 设计的成本。 现。 ２ ． 数据的采集与存储方案拟订 视频采集控 制器根 据Ｓ Ａ Ａ ７ １ １ ３ Ｈ 的同步信号 采用一 片Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 芯片里面内嵌 了ｎ ｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ 软核 Ｌ Ｌ Ｃ 、Ｒ Ｔ Ｓ Ｏ 、Ｒ Ｔ Ｓ １ 在内部产生对帧存储器的地址 处理器 ，能大大提高系统 的集成度和 节约资源 信号Ａ ［ １ ８ ：０ ］ 、写信号ｗ Ｒ 以及帧切换 信号之一
总线接 口模块三部分构成 。Ｐ Ｃ Ｉ 接口 模块实现 了 简化 的３ ３ Ｍ Ｈ ｚ 工作时钟 、３ ２ 位总线 宽度 的接 口功 能，支持 内存空 间及配置空 间的读写；还负责 遵 循Ｐ Ｃ １ 协议２ ．２ 与Ｐ Ｃ Ｉ 总线通信 ，实现接 口芯 片的 即插 即用 。Ｄ Ｍ Ａ 控 制模块 负责接收计 算机 的Ｄ Ｍ Ａ 请求，接管总线控制权 ，以Ｄ Ｍ Ａ 方式将计 算机存储器的数据 以块方式读 出并写到连接本 地总线 的存储器，Ｄ Ｍ Ａ 结束后发出中断通知计算 机 ，然后释放对总线的控制权 。Ｄ Ｍ Ａ 控制模块也 以同样的原理实现本地 总线 到Ｐ ｃ Ｉ 总线的Ｄ Ｍ Ａ 传 输因此 ，本文 只需对Ｐ Ｃ Ｉ 总线到本地总线 的Ｄ Ｍ Ａ 传输实现方法加 以阐述 。本地总线接 口模块负 责根据 本地总线 的协议，同步Ｄ 姒控制模块对其 操作 ，因为它 的功能实现随具体采用的本地总 线的不 同而变化 ，故这里不作详细说明。 四 、ｎ ｉ Ｏ Ｓ Ｉ ｌ 嵌入式核设计 嵌入式系统 （ Ｅ ｍ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ） 是 以应用 为 中心 ，以计算 机技 术为基础，软件硬件可剪 裁（ 可编程 ，可重 构） 的专用计算机系统 。它是 个技术密集 、资金 密集、高度分散 、不 断创 新 的知识集成系 统。嵌入式系统 自其诞生 以来 已经经历 了几十 年的风风雨雨 。大致 回顾 一下 嵌入式系 统的历 史。１ ９ ８ ７ 年到１ ９ ９ ７ 年 的十年是 Ａ Ｓ Ｉ Ｃ 风行 的十年 ，而 后的十年 ，也就是 １ ９ ９ ７ 年 ￣２ ０ ０ ７ 年 是现场 可编程器件的大好时光 ，制造 标准化但应用 定制化是这个阶段 的明显特 征， 而２ ０ ０ ７ 年后 ，用户 可重构和 可 自动配 置的Ｓ Ｏ Ｃ 和Ｓ Ｉ Ｐ 将成 为下一个 嵌入式 系统核 心技术发 展
参考文献
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阶段的主流。 五 、小结
图３ 接 口硬 件 框 图
三 、Ｐ Ｃ Ｉ 接 口电路设 计 Ｐ Ｃ Ｉ 接 口电路就是 用来实 现本系统和 Ｐ Ｃ 机 之 间实现大量复杂 的数据快速 传输 。然而利用
厂二＝一
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Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 模块来实现就大大 的减 少了系统硬件 电路 的设 计 ，这样 为整 个设 计 节省 了不 少资 源 也 降低了成本。本系统采 用Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 以及其嵌人式核 ｎ ｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ 来实现Ｐ Ｃ Ｉ 总线接 口，在大量 的软件 设 计后 ，Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 芯 片直接 生成几个Ｐ Ｃ Ｉ 接 口引脚 ， 所 以它的关键在于软件 的设计 。软件编程 时主 要使用Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ 硬 件语言 。在Ｐ Ｃ Ｉ 总线和 本地总 线 采用Ｄ Ｍ Ａ 传输方式节 约了大量Ｃ Ｐ Ｕ 资源 ，这样 也
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１ ３ ２ 一 电子 世 界
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
视频图像采 集系统 的设 计研究
中原电子 集团有 限公 司 周绪兵
【 摘要 】随着计 算机 软件 、硬 件技术 的 日新月异 ，人类 已经进入一个高速发展的信息化时代 ，人 类大概有８ Ｏ ％的信息来 自图像 ，科 学研究、技术应用 中图像处理技术越来 越成为 不可缺少 的手段。运用Ｓ Ｏ Ｐ Ｃ 设计视频图像采集系统是 非常必要的。 【 关键词 】视 频图像 ；采集 系统；设计研究
参考文献
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