基于DSP的图像采集处理系统

《基于DSP的图像采集处理系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

沈阳了：、监天紫礤士学位论文攘要幽像聚集处溅技术在信息处蠼技术中占搿非紫熬要的地位，它涉及工业检测，医疗设餐，军事，羲费墩子夔渚多鞭蠛。程～激翳台，鬓豫采集照灌莱镬萋予诗然瑟瑟趣蒜拣。磊程瓣系筑成毒帮俸粳瑟撤较藩鹣撬合，舞发熬予DSP(数字信号懿璎器)浆圈橡采髓处理系统，势使之应用在与人们的生灞磷切嘏关的产烈中，则是商缀禽的研究和使耀蛰镶。零文怒辍税频髂号静麟究海港继，设褚‘了基予DSP蒋背TMS320繇游酌瓣豫聚浆簸鬻蒸缀著完或了熬努萌g§壤块熬溺试二￡俦。本系统聚麟了强DSP、MCU(徽拣镰《器)、CPLD<爨黎霹藕耧逻辫器释)舞核心浆系缓襞襻继粒羧爱数字褴矮接零。宠戏了莰攘豫荚辖入瀚凌颏荣譬孛袋黧豢字霭僚并辩英遂嚣戆礤麓过程。在激戳方嚣，慕粼USB接嗣舆现与∽豹数据通讯。最聪，缡制应用糨序检验慕集处理结祭的最谡。本文熬重予蘧豫莱鬟懿蘧鬃缝戆蘸鼗设诗。文申蓄竞漆述了系缝设_诤魏整露慧黪。然麟势章蒋漭述姆个模块设诗游技零继麓。文章最蕊疆戮7磺终漏试逑溅申遘戮籍一黥润趟教解汰翔题瓣痊法，荠为撩绕进一步蠛他提逊了建议。零文为采溺DSP掏成蹋豫楚爨蕊凌撬获了～浆毒羚蘧憝参考。茨篷诿：Ds觏CPLI)，数字裢蔟援寒，醚潞 沈堕王些盔堂堡主堂焦墼——————一——————一一一ImageCollectingandProcessingSystemBasedonDSPAbstractThetechnologyofimagecollectingandprocessinghasaveryimportantroleininformationprocessingtechnology．Itisinvolvedinindustrymeasurement，medicalequipment，militaryandconsumingelectronicsproductsareas．Ingeneralapplieation，imagecollectingandprocessingsystemisbasedoncomputer．Butinthesituationsthatrequire10wcostandsmallvolHille，therewillhavemoreresearchvalueandapplicationvaluefordevelopingimagecollectingandprocessingsystembasedonDSP(DigitalSignalProcessor)andembededthesysteminproductsthatrelatedcloselywithpeople’s1ife。Inthispaper，basedonresearchofvideosignal，animagecollectingandprocessingsystembasedonYSPchipT93320F206wasdesigned，andpartofdebuggingworkisfinished．ThesystemusesDSP，骶U(MicrocontrolOnit)andCPLD(ComplexProgramahleLogicDevice)asthecoreofthesystemhardwareandusesdigitalvideotechnology．Thesystemcanaccomplishexchangingvideosignalinputfromcameraintodigitalimagesanddataprocessing．Onconlfnunicating，usingUSBinterfacetocompletedatacommunicationwithPC．Thispaperpaysmoreattentiontohardwaredesignofimagecollectingandprocessingsystem。Integralnotionofsystemdesignisbroughtoutatthebeginningofthetext．Secondly，detailtechnicalinformationofmoduledesignisnarratedineachchapter．Atlastpartofpaper，someprob]emsencounteredinsystemdebuggingandmethodonresolvingtheseproblemsarebroughtout，andsomesuggestionsforsystemoptimizationarealsoprovided．．2。 沈阳]：娩大学硕士学位论文Thispaper’providessomevaluablereferencefordesignofimagecollectingandprocessingsystembasedOnDSP．KeyWords：DSP，CPLD，DegitalVideoTechnology，USB．3． 独创性说贸本人郑重声明：魇呈交憋论文是我个人在导搏指导下进行鲢萋毋究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其链人已经发表线撰鬈的磊秀究残暴，也不包含为获缮沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一间工作的嗣志对本研究所傲酶任何贡献均已在论文中做了臻确懿说明荠表示了谢意。签名：，丝磊。日期；幽缸z日f呈亟关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使掰学位论文的规定，舔：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或箕他复蒂《手段保存论文。(保密的论文在您密后鹰遵循此规定)签名：j良导师签名：啦日期：丝堡卓2园f皇日 沈阳工业大学硕士学位论文1绪论1．1概述在信息处理技术中，图像信息处理技术占有很熬要的地位。采用成像技术(如电视摄像、数码相机、扫描仪)获取的图像中，包含大蜒的信息，对这些信息采用不同的方法遴行鸯E工处理，健褥鬻像技术可瓯陵舞l在不溺领域移行照。图像技术在工业自动化、工业检测方面的应用相当广泛。例如：利用图像技术可以在很短的时间内对流水线上的零部件进行检测：可以将高难作业现场的情况显示在远方撵簿中心鹃显示终端，获蠢实凝现场捧盈帮簸簿检溺韵离线控锱Ill。在公安及安茨方面，图像技术也起到了很重要的作用。在公安方面：指纹图像识别技术已经被法定为案件侦破过程中的合法手段口】(3】。此外，在诸如银行指纹印鍪、电子商务劈份验证、防诲门摇绞密弼镶等～些民爝产晶领蠛，瞧都离不开图像技术。在瑶代战争中，图像技术燹为羹要。如利用图像进行精确制导[41、火控懈、无人驾驶飞机的电视导髋等。这些应用到现代武器中的图像技术，在国防中受到高度的重视。在消费电子领域，图像技术也取得了耀当成功静疲震。惫子嚣鬟中雩|入“视觉”帮鬻像技术褥蹭翘玩其豹“替麓”，数码摆机无疑是图像技术皮用在消费电予方厦最成功的范例[61。图像技术是一个广义的概念，它分为图像的采集和图像的处理两个方面。其中，图像采集是攒裰据下面酶一些捂标，将模羧整癸鲍真蜜豢象转亿成黥被计箨移t或徽处理器进行运算操作的数字化“图像”。下露是图像采集的一些主要指撂：(1)图像分辨率：如1024x768点阵，512x512点阵等。(2)圈豫分解力：是措图像系统对图像明瞎程度或色彩的分解能力，懿RGB、Yuv格式等。(3)存储容量：指图像存储体的大小。它与图像数据的字长、单位帧的点阵数和帧的数羹有关。(4)硬传处理：主要是指用硬{牛实现一些运算功能，如FFT，卷织，二：{鑫他等。图像处理主鼹是指对数字化的“图像”进行软件上的加工，如图像分割，特征提取，模板蓬配等。 沈阳：E业大学硕士学位论文1．2国内外发曩状凌图像处理系统分为i暾用图像处理系统和专用图像处理系统。冀发展过獠大致可分为三个输段嘎第一盼段大体上是20世纪鳓年代来到瓣年代中期，当融豹代表楚奖因12S公璃捺懑的MODEL-70、MODEL-75鼙像计算梳，藻国JOYCELOEBL公蔼撩掇酌MAGISCAN图像分析系统以及美国VICOM公司推出的Ⅵc0M．VEM图像处理工作站、VtCO麓一VE搬魏器襁觉诗冀祝。MODEL-70、MODEL-75鹬予蘧黪强豫薨壤，MAGISCAN用予医学图像处理釉金相分丰蓐，VICOM-VEM系统主要用予工业控制。瘦子这些系统采用梳箱式结构，所以系统的体积比较大，虽然功能bE较强，假价格比较昂爨。在中黧，鹫橡处理系统魏磺铡起步魄较浚，主黉毒渍牮大学静TS79，j、垂遴羁圈像处理系统，TJ82图像计算机，TS84多功能微机圈像处理系统。阈样是采用机箱式绩稿，主流量}募撬慕露夺墼撬。第二狳段是双80霉代中期爨粥年代襁鞭，谈除浚豹特点是小整毒乏，井部络穆不幂楚橇箱式瓤是插卡式。通进把鞠像卡攒到计算机内，鄂可和计算机构成图像处璜系统。舆型产晶帮：美因ImagingTechnology推出的PCVISION蓉剿图像卡，美国DT公司推滋瓣DT2851国稼卡、DT2858霭豫卡、DT2871襄彩踅豫卡。麓拿大MATROX公蠢l丧掺痿一系列图像卡。在爨内，80年代末裂9e年代裙，中攀嘻陵篷劫纯磺究嚣成功骚铡CA系列图像卡，清华大掌成功研制TH系列图像卡。由于图像卡体积小、价格低、便绢方便，嚣跌缀受滔户豌逑。这酴菠豹霪攘书大聱开烂爰鞠大巍簇嫠疲曦路甚或是专矮集成电路。这阶段特点是：主流机采用PC，计算机总线采用ISA总线。第三狳羧是疑粥年代裙开始，这酚浚静产菇滋现两太分支，一种仍是采用摇卡式，淹着PCI总线技术撼波熬，谈褥慕麓PCI憨线蕊鎏豫卡逐步敬，代采掰；ISA总线接日的阉像卡。在潮内，中国公司、徽褫等都攘如系剜PCI豳像卡产品。该类产晶豹褥点怒：采用PCI总线，在Windows平台上缡制陵像处理软件。另一萃孛图像卡是采耀大您穰煞戒邀潞成专鬻芯片取代计冀税酌耱祝潮豫经理系统。髓着DSP芯片綮成度、遴箨逮度鳆大曝度提离，蛰接大堰度蹲低，DSP蕊片成为糙挺爨豫系统熬主瀵楚瀑嚣。馥{予美因w公司在DSP市场上的主导地位，使得Tl公闭的图像处理平台在世界上处于领．2． 沈阳[业大学硕士学位论文先地位。国内的DSP技术起步较晚，但发展很快。90年代末就有比较成熟的产品出现。典型产品有闻亭公司的WT6201P／PA、Ⅵ，r670lP／I)A图像处理系统，WT32EA通用图像处理系统[81。在专用图像处理系统方面，西南物理研究所开发的基于DSP的视频跟踪警戒装置【9】，中科院沈阳自动化研究所开发的基于DSP的视频跟踪装置【10】，都取得了很好的效果。目前，由于PCI总线的诸多优点，在没有特殊限制的场合，采用计算机-}-PCI接口图像采集卡仍将是图像处理系统的主流配置。但随着半导体技术的飞速发展，基于DSP和大规模集成电路的脱机图像处理系统的开发与应用将达到更高的水平。1．3课题的提出及意义由于图像技术在研究被测对象方面具有非接触、可重复性好以及应用对象广泛等优点，使得图像技术在工业控制，现代医学，现代战争，消费电子等方面具有十分广阔的市场前景。但它也有自身的不足，采集装置的复杂化、图像实时处理对处理器的依赖，图像处理系统的造价及体积都成为限制图像技术应用的瓶颈。比如采用PCI或ISA总线接口的图像采集卡都必须依赖计算机才可以实现图像的采集和处理，这样的配置使得系统在由于体积导致的额外成本及系统整体架构的复杂度方面的开销大大增加。而如果采用单片机之类的微处理器来取代计算机，又难以实现对数据的实时处理，从而导致系统性能指标的下降。随着半导体技术发展，DSP的出现使得用微处理器取代计算机的想法得以实现。DSP广泛应用在高速信号处理方面。它具有运算速度快的突出优点，每秒可以进行上百万次运算。其内部采用改进的哈佛结构，使得微处理器的并行处理能力大大增强。本课题的提出就是要实现用DSP取代计算机来完成图像的采集及处理。课题在以下几个方面进行研究：模拟视频图像的数字化、数字化图像的存储、图像数据的传输以及对图像数据的处理。由于采用DSP取代了计算机，使得本课题设计的图像采集处理系统具有体积小、成本低的特点，能够很好的解决系统体积、成本在实际应用中带来的问题。尤其在消费电子领域将具有显著的社会经济效益和广阔的应用前景。一3． 沈阳一：业大学硕士学位论文1．4课题於主要疆究内饔及毒节安摊(1)DSP处理电路设计(第三章)。(2)视颓输入处理电路的选择和设计(第四：章)。(3>全弱逻辑魄路综合设敢燕五章)。(4)存储区电路设计(第六章)。(5)系统与PC通讯接口设计(第七章)。(6)图像数据鼹示程痔设诗<第，℃搴)。(7)系统印刷电路板设计及系统调试(第九章)。1．5本课颥所要达到的指标本谋壤要这爨的指标：(1)从PAL制式的视频信号中采集图像。(2)采集图像为256灰度级图像。(3)摄像头输密的蘧像静有效尺寸为720×575，经二分频后，孰中提取144×216大小的图像。(4)编制图像显示程序，检骏采集结果的正误。。硅． 沈日}一【1业大学硕士学位论文2系统总体设计方案本系统的设计髫的在于开发体积小，成本低的脱机图像采集处理系统。所以器{孛选择方面，在满足系统要求的前提下，应尽可能的减少系统资源的冗余，提高系统的集成度。本系绞采用5V稳愿电源遴{亍供电。2．1系统硬件原理框图本系统采用双处理器的构成方式，将图像采集和处理集成蓟一起，采用控制密集型懿MCU实现对系统工撂滚程黪控割，莱援运算密集垄载DSP实瑗对夔豫数据瓣处理，从而在充分发挥不同类型处理器的优势功能的前提下，提商了系统的性能。本系统的硬件原理框图如图2．1所示。图2．1本系统的硬件原理框图各部分的功能如下：(1)DSP处理魄路：该部分包括DSP与存姥器戆接目部分秘DSP懿复位电路部分。其中的存储器接口部分由专用数据空间和公共数据空间两部分组成。专用数据空．5。 沈阳工业大学硕士学位论文间用于DSP在数据处理过程中存放临时数据。公共数据空间为DSP和MCU共同使用，实现数据的交互。(2)MCU控裁迄路：采臻5l摆令集兼容瓣单片祝，实凌整个系统瓣攀务跫溪功戆。其中包括：控制视频输入处理芯片将视频信号转换成数字化的图像数据，控制图像数据的存储，控制USB接口芯片实现系统与PC的数据通讯等等。(3)裰频录入设备：经矮模数摄像头馋荛※集设餐，摄像头输凌鹣摸织信号为亮度信号和同步信号的混合信号，其中亮度信号为图像信号的原始输入；同步信号被视频输入处理芯片分离后，用于控制图像数据的存储。(4)援频输入楚理：该部分采鼹集拔援颏羧入处瑗芯片，褥模羧程颓薅号转换藏数字信号，同对输出从模拟视频信号中分离出{司步信号和由芯片内部的时钟发生器产生的像素时钟。视频输入处理芯片是由MCU模拟I℃总线操作时序完成芯片初始鼗搽佟熬。(5)全局逻辑控制器：该部分要实现以下几个功能：1．晰cU寻址空间的译码。2．菸P寻缝空阕鹣译玛。3。根据要求控制采集图像的窗妇。4．根据视频处理芯片输出的同步信号和像素时钟信号生成控制图像数据存储的写信号(6)数据缓存：该部分采用FIFO(firstinfirstout，即先入先出存储器)来实现。根据外围读写信号的控制按顺序存取图像数据。(7)逶谶接盈：该部分采角USB(UniversalSerialBus，逶稻窜行总线)接口芯片实现系统与Pc的数据通讯。2．2系统的工作流程系统的工作流程国如图2．2所示。本系统采用USB接列实现与PC的暹讽，对予采爝USB接Vt没诗熬硬件系绞，操作系统会把它当成计算机的外设进行添加。USB设备在连接到PC上的时候，操作系统酋先会对USB设奄迸行较举，一旦设备枚举成功，燎作系统会根獭USB设备是否加载一6。 沈阳工业大学硕士学位论文过的记录对设备进行配鼹。如果设备第一次加载，操作系统会提示用户为设备指定驱动程序：如果设备不是第一次加载，操作系统会加载以前使用过的驱动程序。如果设备没有被操{乍系统较举成功，操终系统会将设备传为一个错误设备添鸯8舞设餐剜表中，表示有设备但不能正确加载，这样就需要煎新连接设备到操作系统。图2．2系统的一I：作流稷煳一旦设备加载成功，就可以针对设餐进行相应的操作。对于本系统丽言，就是进行图像的采集与处理。用户可以根据实际情况来设置图像采集的窗口。驱动程序会根据相．7。 沈阳，E北大学硕士学位论文应的参数按要求获取数搬，并将PC得到的数据生成图像数据文件。其中，驱动程序向设备请求黔数据怒已经由图像采集与赶理系统处瓒过的数精结果。最屠，霹以遴过奉谍繇设计的匿缘显示程痔絮检查图像采集耱处理戆缀暴楚否燕确。．8． 沈阳工业大学硕士学位论文3DSP箢毽奄鼹设诗数字信号处璁相对于模拟傣号处理有很大姻优越性，裘现在精度高、裂活性大、可靠瞧好、翳予大溅摸集戏、易予套镰等方露，嚣显霹潋采翅多静建戆筑良戆数字蘩号处理方法耩算法。麓麓人{}臻}实盼绩号簸瑾要求躲不聚握枣帮大麓模集成魄路援零瓣迅速发艘，数字信号处理器芯片的出现为数字信号处理提供了强商力的支持。3+lD簿功粪塞褥感DSP(DigitalSignalProcessor数字蔼号处鬻器)是实时数字信号鲶理技术翡穰心和檬悫。翻第一个微处理器阂擞以来，处理嚣技本水平得剿了迅速豹提黼，蠢快速簿立时变换舞法熬提爨毽迸了专门实瑷数字痿号怒瑾瓣一类皴憝毽器魏分镬：觏发震。数字餐号她理有舅g于普邋静科学计算与分析，它强调惩算静实时髋，因纰DSP除了具备普通徽处理器所强调豹糕速运算、控豢《功能豁，还错对实聪数字傣号处理豹要求，在处理器帆魏、撵令系统、臻令滤程上骰了缀大改动，英绦稳黪轰絮下“o“4““：(1)DSP普遍祭糟了数据总拣和程搿总线分离的哈佛结拇及改避的哈佛结梅，沈传统处理器豹撼避妖燮终撺(数据弱程痔共瘸一套总线)崮更窝豹揍令轶行逮痉。(2)DSP采矮滚窳线接零，攀每条缀令都囊泞肉多个殛熊攀元努弱完菠取豢、译秘、取数、挠行的其体操作，献而程不提商}f雩钟频率的条件下减少了姆祭指令的执行封越。(3)舞黠滤波、棱关、踅蓦遮篝等嚣要大爨黎法簇麴运舞豹特悫，DSP器瓮鸯狻立懿乘法器和加法嚣，使得猩同一时钟周溯内可以完成榴乘、累加两个运算。有的DSP霹戳嬲慰进行乘、热、躐逡算，扶黼大大艇挟了FFT熬运算遮壤。(4)片蠹存多袈慧线霹羧霜瓣逶行彀密令秘多令数豢存联搽季#，l并畜鞴麓寄窍器蘧予寻琥，它们可以在当前访问结束后自动修改内容以攒随下一个要访闯的堍址(自动变蛙)，并置支持矮玮嚣犍。(5)其裔较、疆徉等簿功爱，辘与务秘存德嚣搂留。(6)许多DSP带育DMA通谳控制器，以及举行通信口等，配合片内多总线结构，数摄凌筵送速菠大大撵蠢。．．9-． 沈阳工业大学硕士学缝论文—————一一——————————————————⋯(7)配有中断处理器和定时控制器，可以很方便的构成一个小规模系统。(8)低功耗，一般为0。5～错，采糟低功耗技术的DSP只有0．05W，可以用电油供电，对嵌入式系绞攫适合，恧Pentium等普通微处理器豹功耗达20～5辨。正是由于DSP在数字信号处理上有着普通处理器无法比拟的优越性，使得DSP在通鬲数字信号处理、通信、语音处理、闰形／闰像处璐、数字医疗，军事及尖端科技等方嚣熟应惩菠围不叛扩大，成为当羲产辍帮销镪量增长最抉豹鬯子产品之～。3．2DSP处理芯片的选择面对DSP的巨大市场和广阔的发展前景，世界上最大的几个半导体公司在DSP产品开发上震开激熬懿竞争。掘美国黪Technolofies、Microelectronics、Siemems、AnalogDevice、I"I、Lucent等公司都在DSP的开发上加大投资力度114】。其中T1和AD公司在DSP产品的市场上占有主导地位。美国髓公司豹DSP产鬃最大，占全傲界DSP奉场分额懿60％，品释稳最多。TMS320系列DSP由定点，浮点和多处理器趟信号处理器组成。不同类型的DSP适用于不同的场合，而定点DSP可以胜任大多数数字信号处理场合。表3．1中歹g举了髓公司TMS320系列定点DSP黪英蛩产品‘垃Ⅱ拽。表3．1TI公司TMS320系列定点DSP的典型产品型号M碑S片内FLASH程序+数据+∞空间出定工作电压通用其它资源RAM皿OM疆射《敬》菝≥I／O翻器c209204．5K4K64K+64K+64K无l5V6F2《)6204．5K32K64K+64K+64K25V6V2402054416K64K+64K+64K235V2810位^／DIPWM运遒VC540210016K无64K'e64K+lM23．3V+I．8V2Vc541010064K无64K+64K十8M3l33V+2．5V2袭中列举的几敞DSP芯片中：C／F2XX系列，为低成本通用DSP。与C5000系列稻院，具有简单弱庵的优点，透合予开发民糟领域静电子产品：F24X系列内部集成．10． 沈阳正业大学硕士学位论文矗囝转换器嚣PWM通道，主蘩澎露在奄橇，龟器掩潮等瞧力产菇鬏域；C5000煞主袋特点是速度快、低功耗，主要成用在通信、语音、图像处璃等领域，但幽于C5000系列DSP蓖豁没骞FLASH毒髓器，必须在羚部扩震FLASH存耱黪寒露纯程序健睡。越努，渡系赠芯冀怒专fj为逶信簿鬣功耗系统浚诗静，工{乍奄压为3，3V+I，8V／2．5V羧工作E魄压。所以采用C5000系列；蒜片进行设计满嚣增加相应的电压接口设计及接口缓冲设嚣。这些耱大大磺翱系统设诗静复象程凄。综上鬻述，本系统慕耀皲公篱酶遴矮DSP芯片TMS320F206苍冀来设计DSP楚理电路。该芯片披阴简单的特点使得系统设计复杂鹰犬大降低。3．3DSP嬷瑾惑瞎设计TMS320F206袋掰TQFPl00零i辫形式避行澍装，箕餐脚配置鲡交3．1掰示‘瑚。H^0t?：钟1雕1”I图&}TklS320F206靛簪脚嚣鬟‰#EAB￥毽{“-W鞠删州戮ⅨVt4 沈阳工豫大学硕士学位论文DSP处理电路设计如阁3．2所示。翻3．2DSP簸理毫瓣蕊在邀鼹夔设诗中，鸯敷下，毛点霭娶浚溺：(1)本承统中。DSP主攒完成对数据进行处理的工作。其它事务的管理，如；中断管理、透羲攘馥隆涮等，帮盘麓蹲寒宴聪。(2)为保证DSP时钟电路的稳定性，选用20iHz缓}式晶振作为夕}部时钟源。(3)复位电路采掰凇XI毓公司酶凇XIMT06微鲶联器盆视芯片实现∞m8。电路圈如图3．3溪示。MAX粥6懑3．3嬲P翡蔓馥邀路．12- 沈刚工业大学硕士学位论文(4)由于DSP访问的专用数据空间／公共数据空间均采用高速存储器芯片，所以DSP不采用硬{牛等待方式，掰瑷将READY弓|黪接惑。器件谚国等待逶避霞置DSP瀚等待控制寄存器WSGR来实现。(5)对DIVl，DIV2号|瓣采鼹魏线连菝方式，可敬浚交主频秘努频静}￡镄，寒形残DSP工作的主频时钟。表3．2为时钟分频关系““。表3．2时钟分频关系D《VIOIv2主频：外频O轨5lOl0l2l4L(6)本系统中，DSP的标志输出引脚XF和输入引脚BIO与MCU的I／O豳直接连接，采掰查询方式实现两个处理器的握手。(7)论文的第五，六章对DSP地址译码模块和存储区电路设计作详细说明。3．4，j、结本章首先介绍了DSP的特点，根据本系统对数字信号处理的要求，通过对DSP芯片静功能及资源静对跑，绘出了DSP芯片选择豹依据。舞在最螽绘出了DSP怒瑾电路的设计结果。。13． 沈藤■：盈天学=暖士学像论文4视频输入处理(wP)电路的选择和设计褫频输入处理电蹒在本系统中蹋予实现对模弦视额信号麓数字纯转换，同步信号分离以投生成控制数据襻储的时钟信号。视频输入处理电路在设计过程中舞根据不同的应用对象，选取合适的参数，如：(1)对视频信号制式的支持：标准视频信号采用PAL、NTSc等制式输出。不同的制式的刷新频率楚有区别的，PAl。制式的场频为50Hz，NTSC的场频为60Hz。(2)输出翱像熬分辩率：黧1024×768点箨，512×512点终等。(3)图像数据的转换精度：这个指标取决与系统所采用的A／D，典型的有8位、10霞、毪位藉痉。(4)图像分解力要求：根据采用的录入设备以及图像数据的组成可以采用YUV、16位RGB、24位RGB等格式输出。对于从视频信号中采集图像来说，最重要的是从视频信号中分离出亮度信号，色度信号和同步信号。典型的视频输入处理电路原理框图如图4．1所示f19lf20l。圈4．1典型的视频输入处理电路原理框图对于图4．1中的视频处理电路而言，它所采用的器传种类多、数量多，成本高。对于本系统设计而言，这些将导致系统的复杂度大大提高。可靠健也会随之降低。筠化系统熄摸的要求，本设计采用了集成视频输入处理器芯片来实现对模拟襁频输入信号进行转换。该类芯片将预处理、增益控制、抗混滤波、A／D转换、同步电路，时一14． 淀雕工垃大学硕士学位论文钟发生器等模块集成到单个芯片中，采用集成视频处理芯片相比较于由分立元件组成的处理电路两畜，其有以下几方蕊优点：(1)程颤楚褒芯片萼莓预憝瑾、氆熬羟键、按潼滤渡、A／D转换、露步毫薅、时铮发生器等功能集成到芯片内部，避免了系统对高性麓分立元件的要求，节镩系统设计成本。(2)采用集成视频处理芯片，在改变电路特性的时候，只需要重新对器件进行软件编理，翱载毅麓毒存器裙篷靼霹。避免了更换元{孛，淫蔫冠终参数绘系绫调试势采的不倭。(3)采用集成视频处理芯片，使系统的集成度提离，减少了系统开发的复杂度和开发时间。4．1视频输入处理芯片的选取不同公霹裰攥澎蘑场合鲮不司，会为其税频输入楚溪蕊片集成不霜功黪耨'虿瀚精度的资源。表4．1中为不同公司的视频输入处理芯片的性能比较2111221[231124112鲫。表4．1不同公司的视频输入处理芯片的性能比较器件名称生产厂商模拟通道数A／D位数输出数据宽度控制总线其它总线接日支持SAA7lllP璀螨4S16l℃笼SAA7110pl{l∽6816fC无ADV7185AD61020I℃晃TVP5020114816I℃光8’鹅49Broolaree31224l℃PC{视频输入处理芯片内部A／o转换器的位数高，芯片的价格就昂贵。此外，芯片对特殊总线接口的支持也使得芯片的价格麓异非常大。所以芯片的选取的原则是在满足系统要求的前提下，使用A／D位数少的处壤芯片，尽量减少芯片功能资源的冗余。蝴Il，IpS公司兹SAA71il嚣lSAA7110麓够i蒸遥本系统嚣采集256缀获凄鎏缘兹要求，莠鼓奁份貉上稆}E其它公司瀚产品占有很大的优势，但SAA7110目蘸已经停产，市场上的芯片供应一15一 沈阳工韭大学硕士掌往论文比较紧张，不适合产品的升级。所以本系统选用PHILIPS公司的SAA7111来实现视频处瑾。该芯片黥管瀚配置及内部结构框黼鲡匿4．2所示。该芯片具有以下重要特性：‘支持四路模拟输入，内部具有倍号源选择器。·蘸个模按颥处理遥遭。·两个内置模拟抗混叠滤波器。·两个片内8位视频A／D转换器。·行／场褥步信号叠动检测。·用户可编稷亮度螭值和孑L径校正控制。·每行有效输入像素数为720点。+多静输密模式：4ll￥丽、422￥W、565RGB、888RGB。阁4．2SAA7111的管脚配置及内部结构框图一16． 沈§H互监大学硕士学位论文4．2视频输入处理电路设计视频输入处理电路图如图4。3所示。网4j视频输入处理电路图42+l嗣多接号这敢模拟视频信号是将亮度，色廑和网步信号整加到一个信号上，区分不周功能信号的唯一标准魁信号的幅值。sAA7ln将经过预处理的模拟信号(将亮度，色度信母通过电压魄较器去掉)薮馈到闷步穰块当中牡“，这使得带宽戎经过低逶滤波器之后降到l删z。复合阍步信号被拆分后送到扭检测器，同细分对钟遴季亍比较，并输出绘环滤波器用于计算所有的相位偏差．生成行同步信号HS和场同步信号vs。为保i正同步信号的质量，褥醛、￥s信号与时闻基准进行EE_辩，最终生成～致怪更好的行简多信号HREF和场同步信号V雌F。所以在黔序准确凄要求较离然场合，牙场网步菇号应馒赐I器,EF强VREF信号；奇偶场信号使用RTSO信号。．17。 沈阳工』2大擎硕士学位论文4．2，2数字化输出S／L&7111拥有16佼输出数据总线。其中，高8位数据线输磁是经色度通遵A／D转换器输出黥色度数字信弩；低8垃为蠢度通道A／D转换器埝出熬嶷瘦数字信号。妊票蓉统要求nnr格式数据形式，数据可以唐接输出到存储器：如果采用24位RGB格式数据形式，那么必须对16位数据通过D触发器(如74l∞e574)进行插补得到。因为本课题使爆爨岛疆豫头，瓣要处理豹只蠢亮度傣号，艇以李系统采燃￥w格式输毽，取其中￥分量(亮度分量)，即低8位数据作为转换结果。为保证信号的时间准确性，用LLC2作为像素时钟信号。4．2+3瓣锄瞧路豹设计SM7111内部的时钟发生器可以采用石英晶体起振和外部时钟输入两种方式进行工作。电路图如图4．4所示。肌a石荚最捧擐荡电路b，螂8辨÷输入隽式图4．4S／悄7111的时钟电路毽两释超振方式院较丽畜，后者静趋掇德况曩稳定，所浚本系统在时锌毫路静设计上均采用受}式黯振作为夕}部时镑输入。4．3视频输入处理芯片的软件编程SAA711l采掰I℃总线作为器件的编程接口。PHILIPS公司发展的I2C总线已经成为慧线标壤，著舅．国PHILIPS公司孛镄了专拳{。IzC憨线可佼芯凳遽过篱擎麴双羯嚣线总线麓接进行通信。12C总线只有两条线：串行数据线SDA和串行时钟线SCL。总线上每个器件都有唯一的缝址。缀据嚣搏豹功戆，器传可数在惑线主作为发送嚣竣接牧器。产生信号域数据，18。 沈隆工IE大学硕士学位论文的器件为发送器；接收信号或数据的器件为横收器。目前，大多数的PHILIPS公司的单片橇都增船了对i-'c总线的支蓊。对没有12e总线支特的革片祝，因为12C总线龟含将殊的接口，可以通过I／O魍线完全卣软件模拟实现12C总线遗售，这蠡之为“低模式”。这使得12C总线在芯片中的应用十分广泛。43I2c慧线的操作4．3，1．1主控器积皴控嚣12C总线上的器件分为主控器和被控器【26I，主控器和被控器都可以发送数据。主控器秘始仡效据传送格式帮产生与传送数据相应的时锑信号；而被靛器将被主控器寻址。主控器可以{乍必发送嚣蠛接收器，在发送数据对作为发送器，在接收数据融{萋为接投器。在本系统中，单片机作为12c总线上的主控器，视频输入处理器作为被控器。43．1．2数据传送在每个黠镑皲冲出残封，募线臻送一个数据拉，妇烫4。5掰示。一√j二二誊q二：二]一—托DATA滞LINE一＼一{。。一。i锑销il图4。5It总线上的健传送在时钟信号高电平期问，SOA线上的数据位应保持稳定，如果此时改变SDA线数据则被试为是慧线静羟痞l售专。熨L线为嚣泡平时，SDA线电平鑫l裔至羝静交毒乏作为惑线翡怒动条件；SCL线为高电平时，SDA线电平由低爱高的变化作为总线的停止条彳牛，如图4，6所示。在起动条件和停止条件后的一小段时洄之间，总线将处于“忙”状态，起动条件积绔止条件密主按器产垒。在起动和停止条件之间所传送的数据数爨不受限制。传送数据的每个字节为8位，字节最高位数据先被传送，再依次传送其它位，最后传送一个应昝位，如图4．7所示。应蓊经翡露镑歇渖耄主捻器产生，在窭蜣与应答往对应懿辩镑称挣辩，产生应签位翰器件将拉低sDA线，发送器则释放sDA线，如图4，8所示。被控接收器在接收到每一个字节一19． 沈阳工业大学硕士学位论文数据之后必须发送一个应答信号；而主控器在接收到被控发送器发送的数据后，也必须发遴～个应答信号。如莱接收嚣不能立E口接收数据，它将拉低SCL线适使发送器送入等德状态。s聂rq—上二二：]|仃k。＆1}—i：——p一一_‘＼、。————州：。。网4．6I℃总线的起动和停止条件图4．712c总线上的数据传送。粼粥龄器—丁_＼．L_[弑二X]巴厂一‰瓣『丁—r—～———、—厂～一⋯⋯1二卜J仅八⋯八风冬e—STA—RT一。。。。。。。惠一。。。。。。。圈4．812c总缱}的廊答待当主控器馋为接羧嚣}l雩，它毖矮在被控器发送宠疆君一个字节数据螽产生j≥应答信号，与非应答信号相对应的时钟脉冲依然南主控器产生，但主控器羽：不拉低sDA线。这种情况非应答信号称之为“负应答位”。一20． 淀鞠工盈大学颚±学位论文43l3寻址和数据传送格式总线上戆每～令器件都育鑫己难一酶逸羝。在发送数据之兹，主控器必矮先发送被控器的地址，系统中与这个地址相匹配的被控器将产生一个应答信号。主控器在产生起动条件之后完成寻址。总线土静器锋篷蛙为7位。圭毽基字节中最爱一使跫方舞经(影w经)，R／W为‘0’表示主控器作为发送器(萄操作)；R／W为‘1’表示主控器作为接收器(读操作)。阁4．9中给出了一个完整的数据传送格式，由一个地址字节(写操作)和两个数据字节组袋。“?。：：’：{}l‘弋{厂。-＼兀：强兀二)=汇]∥Ⅺ：：：!-t飞．厂二、／、／、厂二、／、／、厂：=、／弋／弋／叶：s：|_————一L——_』L——jL————_肭_—_—一L—L————————————』L———l：p!‘*‘AOORE&$R盯ACKOARmK0mNJK‘．tST研TSTOPC洲d㈣∞∞口lⅫ图4．912c总线上的完撼数据传送起动条{孚产生后，主控器发送地她字节融，总线上每个嚣仕褥囊己的地址与总线上的地址字节进行比较。如果某个器件的地址匹配，这个器件将传送一个应答信号，并可根据RIW筏的值确定出它是被控接收器还是被控发送器。12C总线上的簿个器件节点褰器有唯一豹7搜地址，单片瓿豹地戡完全是可编稷熬。露外【弼器件的地址分为固定和可编程两部分。在本系统中，视频输入处理器芯片SM7lll的骝定地嫩根据该芯片第4引脚(IICSA>上的状态可取为48H或49H。在设计中，选取48H{乍为该器件熬骥定地址。当主控器只与～个器件通信时，数据传送格式如图4lO所示。图中R^v位可以是任⋯数据传送方向，数据传送结束后，主控器将产生停止条件。如栗主控器对被控器的操作霰要反复寻址絮实理躬锤，它可以产生一个凝弱起动条搏，开始舞一次数据发送或接收。．21。 ——垄塑三婆奎塑主塑堡茎s：嫠始寝扛l孰￡霞l=霉蕊号黔渎蓦号筘应答壤号戥=囊症苔壤号图4．1012c总线数据格式43212c总线编糕12C惑线载硬《譬接口使焉MCU豹I／o日线搏为SDA，ScL。棂撰援频竣入处理邀路的实际连接情况，SAA7111的总线地址为48H．对视频解码芯片的初始化配置是邋过先向SMl7111的寄存器中写入命令代码，然后通过读寄存器的内容来稔验SAA7111烧否正常工俘。12C憩线熬雩／凌搽作懿浚程熟图4。11掰示㈤。ll∞总线写操作L1“——、毒总线起动拉嫠繇裂慧址l调用ISend函散授送寄存器地址调用I—Send函数发送寄存器韧值调用I—Clock荫教总线淳止●／，结束、＼／lI犯岳线读操作L1”———～总线起动●调用I_舶nd函数麓送寄存鼯地址疑嚣拓鬻慧址毒调用I_Receive函数接收寄存器内容调用I』10ek函数●调用IAck函数总线停止‘，r、结繁{＼／图4．1l12c总线读／写操作流程蠹一22． 沈阳一lj韭大学嫒+学位论文其中的底层子函数，如发送、接鬣、应答函数描述如下：(i)voidI_Startfvoid){SCL=H{G}{：Delay_IIC0：SDA=LOW：Delay_IIC0；SCL=LOW：Delay_IIC()：}该蘧数提供I℃总线工终时滓中的起始经。在SCL----‘l’对，SDA上逡理下黟￡交，并在SDA锁定足够时间盾，释放SCL，使SCL=‘0’，准备接受或发送数据。(2)voidI_Stop(void){SDA=LOW；DelayIIC()：SCL=HIGH：Delay_IIC()；SDA=HIGH：Delay_lie()：SCL=LOW：DelaylIC()：)该函数提供总线工体时序中髂停j乏位。酋先使SCL：‘l’，并在SDA上发送上跷变脉冲来中止总线操作。(3)bitI_Clock(void){bitsample：SCL=HIGH：Delay—lIC0：sample=SDA：SCL，=i·一23。 沈阿t工业大学硕士学位论文DelayjIC0：returnsample：)该函数提供总线的时钟信号，并在时锌电平为离，酃SCL=‘l’时，接收SDA线上的信号状悫。瑟数返回熬佼变量溉可以是接受的数据，也可以是发送麴数据。(4)bitISend(byteI_Data){registerbytei：for(i=O：i<8：i++){SDA=(bit)(I_Data＆Ox80)：I_Data=I—Data<180)AND(TEMP<541))鞭鞭HREF_36099％)的全扫描设计确保了高晶质。其中，率幸亍接臼弓|擎实瑗了全部的USB协议层。完全盘硬件实现丽不需要溺件静参与。该模块的功熊包括：恩步模式的识别、劳手亍／串行转换、位填充／解除填充、CRC校验／产生、PID校验／产生、地址识别和握手评估／产生，这蝗都无疑给usB设备开发掇供了裙当大的便秘。本系统中USB接口魄路设计如图7．2所示。CPLD(圈7．2USB接脚电路围钟怼P{IIUSBOl2翁硬馋设嚣，应注意懿氯题蕊彗热下：。该芯片具有内置上电复位电路，所以RESET引脚可以随接连到系统电源VCC。．46． 浣陌l：韭大学颂士学位论文·在自供电系统中，当USB断开与主机的连接时，D十和D一分别处于悬浮状态。在嗓声环境下，弦和沪的状态可能由予感应嗓声雨发生交{艺，率行接口弓|擎有孵会误以为是主孛几产生的恢复信号，从聪是PDIUSBDt2错误的雄出挫起状态。憋D+积D-接下撼电阻可以很好的解决这个问题。·在时钟毫路部分，减小22pF惫容盼容值可戳加侠时钟的启动，键会增加时镩的不稳定性。建议采用本系统中使用22pF和68pF嚣个电容豹方式。·该蒋片的ALE引脚是在PDIUSBDl2与McU连接时，用来区分并行总线上传递的是数稻还是命令。僚如采该芯片怒通过与MCU的I／O13线连绥来识舅4数据／命令时，应将其接地。本系统中，MCU的P1。7与PDIUSBDl2的AO弓|脚握连，终为数据／余令送分鹣标志，所以将ALE引脚接地。·D+和卜弓|脚应串绩18o电阻作为匹配电阻。·该芯片豹孛颟竣黢弓|嬲只要孛凝毒存嚣不为O，藏摄持羝囊乎，瓣以粥u黪对应中断应设鬣为电平触发方式。中断处理完毕之后，要用读上次传输状态寄存器清除中断寄存器中的对应能。7．5USB接曩的软搏设诗本系统的USB接口编程就是对控制USB芯片PDIUSBDl2的MCU进行编程，从两实现图像采集／处理硬件与PC的数据通信郴1149]。该部分稷序完全设计成中断驱动。当№u处理蘸台任务露，漆8翡铸输可敬在基台避行。这蘸熊绦汪缀菇静转输速凌帮软伟结梅，同时简化了编程和调试。后台中断服务程序和前台主程序循环之间的数据交换通过事件标志和数据缓冲区来实瑷。爨魏，PDIUSBDl2瓣巍蠢输蠹端点可敬健焉循繇静数獾缓渖送。当PDtU：SBDl2胰USB收到一个数据包，那么就对MCU产生一个中断请求，mCU立即相应中叛。在t扣断服务程序中，数据包被从PDIUSBDl2的内部缓冲区移到循环数据缓冲隧并随后清零PDIUSBDl2静数据缓冲区，觚丽餐之籀接受薪豹数据镪。阮U可唆麓凄它懿蓊台任务。由于这靴结构，主程序循环不关心数据的来源。它只检查循环缓浊区内嚣要处理的新数据a这样主程序循环就可以专注于数据的处理而中断服务程序就能够以最大可能的速度遂行数攘翡传输。．．47．． 沈阳工韭大学旗士学位论文在USB编程方面有如下几个组成部分：({)硬件提取麓：该层包括最底层的函数：voidoutputb()：unsignedcharinputb()：对PDIUSBDl2所有的I／o访闯都斑这两个函数实现。(2)PDIUSBDl2的命令接口：下面的函数怒操作PDIUSBDl2芯片所需要的命令接目函数，题穰露本系统的需求所麓化出来的命令集。voidD12SetAddressEnable()：voidD12SetEndpointEnable()：voidD12-Set№de()；voidD12SetDMA()：unsignedshortDltReadInterruptRegister()：unsignedcharD12SelectEndpoint()；unsignedcharD12～ReadLastTransactionStatus()；voidD12SetEndpointStatus()：unsignedcharD12一ReadEndpoint()；unsignedcharD1EWriteEndpoint()：unsignedcharD12WritelSREp()：voidD12_AcknowtedgeEndpoint()：(3)PDIUSBDl2的中断服务程序：PDIUSBDl2的编程完全由中断驱动瑚l，中断服务程序流程图如图7．3所示。褒中疑服务程序兹入口，缓震D12ReadInterruptRegister()寒决定中凝漂，然后进入相应的子程序进行处理。-48．． 姿堕王些奎堂錾圭墼丝塞一———————————一——————————————一——一——蕊7，3串断服务程序流程鼙中断服务程序与前台主程序循环通过事件标志“EPPFLAGS”和数摆缓冲区“CONTROl。XFER”进行通信。二=者的描述如下：typedefunionepp_flags{struct—flags{unsignedchartimer：l：unsignedcharbusreset：1：unsignedcharsuspend：l：unsJgnedcharsetupj)acket：l：unsignedcharremote_wakeup：l：unsignedcharinisr：l：．．49。 沈醚：11鼗大学硕士学荤|}=论文unsignedcharcontrol—state：2：unsignedcharconfiguration：l：unsignedcharverbose：l：unsl。gnedchareplrxdone：l：unsignedcharsetupdma：2：unsignedchardmastate：2：unsignedcharpower_down：l：unst。nedcharread：l；}bits：unsignedshortvalue：}EPPFLAGS：typedefstruct—devicerequest{unsignedcharbmRequestType：unsignedcharbRequest：unsignedshortwValue：unsignedshortwIndex：unsignedshortwLength；}DEVICEREQUEST；typedefstruct—READ{unsignedcharbmRequestType：unsignedcharbRequestiunsignedshortLength：unsignedshortOffset：}READ：typedefstruct—control—xfer{DEVICEREQUESTDeviceRequest：unsignedshortwLength；unsignedshortwCount：unsignedchar4pData；unsignedchardataBuffer[MkX_CONTROLDATA～SIZE]}CONl＆0LXFER：一50． 沈阳：￡：韭大学礤士掌豫论文差程露豢琢秘中断l鏊努程黟瓣任务是这撵分配鹣：中羧l骚务程澎麸PDIUSBDl2故鬃数攒，雨未程序德环对数据述行处理。当中黼暇务程序牧浆了是够静数据辩，它通知主程序德环穗经准冬妻手等待处理。铡如，在OUT数据阶段的建立包H寸，中鼢服务程序将建立毯耱OUT数摄酃存入“CdNTROLXFER”缓沸送中，然鑫穆“setup_packet”羲；恚送爨主襁净循玮。这将减少主程痔德环不必要熬服努对瓣并且筒俄了主程序豹编程。(4)主程序循环{圭毽痧搪繇豹淡疆强踅图7．4艨示。图7．4主程序锻环流糍图．S1。 沈雕jl：监大学磺士学位论文MCU一上电就需要初始化所有端口、中断管理、外围器件配鬣，之后MCIJ将重新连接USB。这些过稚是j}鬻重要静，西为它确保了在黼g准备努骚务PDIUSBDl2之前，PDIUSBDl2不会进行操佟。把u的配置工作缨裳之后，就进入到主程序循环。在主程序循环中，不断查询建立包，当蠢询到建立包时，它确认建立标志在这之前是否被中断服务程序所黉位。粥梁建立标恚餐位，它将向秘议鬣发送一个器件请求楚理。并调用相应的子程序。7．6小结本章黧点在于USB接口电路的磷件设}P和软件编程，硬件设计方面对从器件的逸型到电路设计霉癸注意黪闫题郯馋了详缨豹滋明．在软终方錾，主要对圭程序簇环蟊中断服务程序进行了介绍。．52． 淀礤”E盘大攀矮±学经论文8附像数据显示程序设计本系统硬件电路完成图像的采集和处理之后，通过USB接皤与计算机通讯将数据以$+dat的文件格式傈存至4计算税中．图像数据显示程序即腻文彳牛中读取原始数獭，并以强像敷方式对数据进行复观，从蔼壹璇豹捡验出图像采集秘处理终果豹爱误。该程序是采用MicrosoftVisualc++6．0软件环境编程实现的一个MDI(多文档)WINDOWS疵用软件(5l】。该软件采糟WINDOWS操作系统常规的用户衡口和操作界丽。完成读敬数据、显示躁豫豹掇作。敬转的流程如燃8ti联示。图8。1图像数据嶷不程序流程图8。l瀵聚漂始数援采用系统API提供的函数fopen，fread打开并读取数据流源文件中的数据，并构造一个计算机位图的数据存储结构，令源文件数据与位图数据一一对应，从而得到了一争存蔽在计算魏疼存中酶DIB(设备秃关位图)的络梅对象。该霞黼数据结构是弓系统库甄数的位图结构规瓤对应的一系列数搬[位图文{牛=位图信息文件头结构(BITMAPINFOHEADER)十调色板信息+实际颜色数据]。在调用fopen函数时，由系统謇动缀缓文佟中斡数据流。文馋中靛数疆是飘采集模块褥戮的对应予每个像素的亮度信息，因此只褥在函数调用时加上魁的长、宽、颜色表示方式等信息，以及读出的数据，．53． 浣髂l=遭大学颧士学位论文即可构造出一个位图结构在以后的照示环节使用。在调用函数fread(ipPtr，i，ImgSize，fp)时，第一个参数燕雳来存藏鼗爨静缓冲区；第二个参数是肇位数摇类型瓣字节数，因为像豢数据为8位数据，所以取1；第三个参数为读取数据的长度，由图像的长宽决定：第四个参数是文件结构指针。8。2瑷位髓彩式箍示采集图像应用糕j事熬遴程中已经褥到出上一步骤缌剃静，存放在系统内存中的I)IB对象，那么接下来就是如何显示这些DIB。该应用程序在视(对应VC中的文档／视结构)的窗口绘磷，刷新消惠重载函数中调用vC的赫Fc粪库中掩供的DrawDibOpell()和DrawDibDraw()痒函数，这嚣令函数用寒褒WINDOWS塞瓣绘画过程中照示菜DIB绽图，必须配对使用。DrawDibolpen()虽然没有参数，但是有返回值，返回的是一个系统专门用来显示DIB的设备情境的旬柄，这个句柄蒋作为参数在DrawOibDraw()中傻题。DrawDibDraw()其髂藏是恕褥至l豹这么一个袋圈结槐售患绘垂到瓣慕土。它熬露型和参数解释是如下。BoOLDrawDibDraw(HDRAWDIBhdd，／／系统专f1题来显示DIB戆设备壤境斡匍绣HDChdc，／／当前设备情境的句柄intxDst，／／目标显示矩形的右上角点横坐标intyDst，／／瓣标显示矩形熬砉主建点缀坐耘intdxDst，／／目标显示矩形宽intdyDst，／／目标显示矩形高LPBIT＆IAPINFOHEADERbbi，／／位强羡患头结擒指针LPVOID1pBits，／／位图数据指针jntxSrc，／／矩形的右上角点横坐标intySrc，／／矩形豹右上角点缀坐拣jntdxSrc，／／矩形的宽．，54．． 浣阳工鼗大学矮士学位论文intdySrc，UINTwFlags，／／矩形的高／／绘画方式豹撂恚(系统定义)镶臻熬结果楚将图像壹接照示杰牧俘予密墨懿客户嚣域。枣子是采攮了N)I结构，所以，可以在程序中打开多个圈像文件。8．3保存圈像文件待检疆完采集的图像的正误鼓及穗现静淹题蓐，需要将图像保存怒米，戳霞离磊来采集的图像进行比较。通过API提供的WriteFile()将数据保存到文件中。其中，WriteFile()的源型稻参数为：BOOLWriteFile(HANDLEhFile，／／要写的目标文件旬柄。LPCVOIDlpBuffer，／／要用来写入的数据的缓冲区指针。DWORDnNtunberOfBytesToWrite，／／要写入的字节数。LPDWORDlpNumberOfBytesWritten，?f菰恚搪钵。LPOVERLAPPEDlpOverlapped／／保留参数，设为空。)：本系统采集到的图像数据的显示结果如图8．2所示。图像的分辨率为144×216。圈&2鹜像数据显示结果．55． 沈阳一l：韭丈等毒硕—々挚往论文9系统印刷电路板设计及系统调试9．1系统印刷电路板设计本系统印刷E黩路板设计采用ProtelTechnology公司开发的DesignExploder99SE软件送行系统布线刚辫l。在奄线邋程中应注意以下凡方瑟阕熬。9，1．1PCB带局系统中所使用的器件均为数字器件，布局主要是依据模块在系统中的功能来进行分配。视频输入处理器为系统中佟为信号匏输入环节，所醣毖须将它安置焱与舞魄路接隧方便的位鬟。MCU作为系统的主控器件，数据存储萋日通讯必须经过该环节刁‘能实现。CPLD在系统中，实现了所有的逻辑功能，包括数据存储的控制，地址译码以及信号缓冲。这两个环节与系统中箕它环节静联系最为广泛，所淤必矮褥这两个环节布嚣在PCB的中间位爨，方便信号之间的沟通。DSP处理器在系统中完成数据的处理功能，大部分的工作是与存储器之间的操作，所以DSP被安排在公共数据空间和专用数据空间存储器之间。藏矫，在PCB板醣设计中，在兼颟内在质量的葡辩，要考虑骜体的美豌。稚局娶疏密衣序，避免重量肉一个方恕上倾斜的情况发生。9．1．2系统的抗干扰措施在PCB静设计中，抗于砉|；I设计藏有菲常重要的作用。在本设计中主要采取了以下几个措施：(1)电源输入端跨接10～100uF的电解电容器。减少电路由一个状态转换为另～状态时，电源线上蠢蕊尖蜂电流觚雨葶|入嗓声所带来的不良影响。(2)尽量规宽电源、媳线宽度。(3)用大面积铜层作地线用。～方面简化了地线网络的设计，另一方面对信号线之间起至l屏蔽的作用，减少僚号之阐的于抗。(4)为系统中数每个集成电路提供～个0+lu载电容，柬提裹系统豹抗于扰能力。．56- 沈阳工业大学硕士学位论文系统硬件实物如图9．1所示。图9．1系统硬件实物图9．2系统调试9．21视频输入处理电路调试设计该部分电路的输入为摄像头输出的PAL制式视频信号。在对视频信号的转换过程中，芯片内集成的各个模块会对视频信号进行一系列的调节。如对比度调节、输出数据灰度级调整、增益调整等等，这些具体操作都是由相应的寄存器指令控制实现的。本系统采用12C总线的“低模式”，即软件模拟12C总线的操作时序来对视频输入处理器芯片进行配置。一旦“总线”上的信号受到干扰，将造成相应的寄存器的误配置，从而使输出信号受到影响。所以本系统在单片机配置视频输入处理器的程序方面采用“写．读一校验”的方式，即首先调用写操作对寄存器进行配置，然后调用读操作来读取寄存器中的指令内容，将读到的内容同相应寄存器的指令清单进行比对，如果内容一致，表示寄存器配置正确；否则，调用写操作，读操作，重新配置和比对。一旦寄存器配置全部正确，就向1IH寄存器写两次启动转换指令，确保转换正常进行。启动转换后，处理器芯片输出I司步信号、像素时钟信号以及图像数据。视频输入处理器输出信号的关系如图9．2，9．3所示o”。其中Yn为视频信号中亮度分量的转化结果，HREF保证行分辨率为720-57- 沈阳工韭大学硕士学彼论文一—————————————_———————————_——————————————————————一一～令爨蘩，鄯每行中有效静椽素瓣镑辣净LLC2瓣个数为7∞；￥R疆舔涯每场有效爨露麓步信号}戤F的个数为312．5个。图啦2像素时钟，行间步僚带，圈像数据储弩关系龄=![[=!!==二二二芒]罕、_琏F；t—．，．．．。—，—．。．。．。．———．，，。————．—，。．．。。．+—，—．—．—————，。．．．。．．．—，{iL．————一{R'IBO————～r—W—————一^第一妫}#链FVREFRTS0圈9．3行秘步，溺闫步，辫禚塌绩号豹关系避9，2．2黼像数擐存僚援镪谈浃诵试浚谗该模块的调试煎点是尽量僳证LLC2信蟹间数据缓冲存储器的写使目％信号的一致性。谯设褚’鸵过程中，魏莱写使撩蕊弩翁输爨耀黠专LLC2信号簸天静对勰延迟过长静话，会出瑙窝豫数据丢失静褒象。强9A中掰示为器豫数攥菇失熬采集翁莱。西藏零系统采用对LLC2信号进行二分频，来保证写使能信号与LIKe2的一致性。媳这样做的缡栗蕊强褡赣整豫鲍分瓣率为我徐的。对于零系统骈絮耀熬数藜缓存FIFO来说，写筏麓傣号靛的嚣个关键拯稼为t疆，k。黼者为写脉冲嫩小宽度，擞型慎为25ns；届者为写脉冲恢复时阆，典型值为i曲8{=}sl。簸F}鼬黝写辩滓中可知完藏～次写搽露搿嚣鲍最小辩翘兔t薅+t。，繇35ns。藤零系统蘑采餍豁缀索对簿为13．5MHz，繇冲酶有效奄平宽壤为37ns，经过可缡程逻辑器件的最小门延迟为15ns，这样如果设计限制在最小门延迟的基础上，在原理上是支持逐点数黧采集鹣。毽辩栗写信号静输出经瀵灏f1延迟多于涎个门延迟，赣会造成一58。m|垂弥一：羞 沈阳工业大学颈士学位论文FIFO数据线上数据建立时间无法满足，导致数据的不稳定或丢失。如果选用门延迟小的CPLD，对保证～致性的问题上会有很大帮助，从而可以在很大程度上降低设计的难度。塑9．4塑像数据丢失静采鬃结暴一59。 沈阳]一业大学硕士学位论文结论本文完成了基予DSP豹虢枫图像采集楚理系统的设计及部分模块的调试，其中：(1)建赢了以DSP、MCU为控制／处理核心的硬件结构。(2)采用CPLD完成系统逻辑电路的设计，很大程度上简化了系统的规模。(3)采鼹戳烦输入处理器芯片对模拟视频输入进行前端处理，在很大糕度上提高了系绕瓣集或度。(4)采用USB接口实现系统硬件与PC的数据通讯，并完成图像数据最示的应用程序，这些给系统的调试提供了相当大的便利，也有助于后续工作的开展。为进一步完善系统的性能，可从以下几个方面糟筝：(1)全灏分凝系统鳃售号黉袋，遴一步糖减系统矮模。<2)采爝基本门电路来设诗黼像缓冲存储区写撩僚模块，严格控制镰号传输弱门延迟，实现图像的逐点采集。(3)用简速SRAM取代FIFO，减少系统成本。(4)针对凝体对象设计图像处理算法，并在DSP中编程实现。{g镕瓣系绫进行主述嚣令方露静溪整，凌袁魏予灏缘采集处理系绕熬产晶纯遘程。．国。 泷#}．t：盘犬学颧士学位论文参考文献{可万青，黄锭，淀爱国，吴强，张壤褥，赵铁藏，基予DSP和数字视频技术麴图像火稿检溅系缝．中菡魄力，2000，V01．33(10)，64—67页尹义燕．自动籀绞识爱蘩缆磷究．吉林工波大学游±论文。2000+5一17员朱港。小型指纹识别系缫的DSP／PLD实现及指纹图像的实时预处理研究，上海大学硕：}研究生学位论文．2000．2-5页王燕杰，张天褥。基予OSP技零懿导弹謇逶赢控荣l系统襻瓿设诗．跤术孽嚣援术，2001(1)．41-42硪沈宏脞，刘先锋．一种罄于多DSP和FPGA的机敞火控高速并行图像跋踪瞄准技术．嘏光与控未敷1999(4)．39-42茭方掇蛮，攀玉出．USB接口秘数字摄嚣系统设计．电子应露鼓米，2002(7)。50-52页苏汽丈．微税鹜像处理系统．就京：清华大学臻版社，2000．5-16页翔亭科技产品手煅．—w黼,DSPC—hina．com。2002。卜35页刘先赢戴军，槎士俊，宋凌英．采期数字信号处理器TMS320C6201季自成的视频爨黥饕戏装萋。毫予技术是穗，200t(7》，67u遗8页刘铁军，肖颖杰，史泽拣．～萃孛改邋豹区域樱必搬踪方法．山东科技大学学报，2001，V01．20(3)．44-48页张雄伟，瞥铁勇，DSP芯片静原理与开发，北京：电予工、监穗版桎，2000+21-34燹募涛，蔺耐华，声光跃，张林让。DSP实用技零。遁安：遁安嚷予科授大学蹶版校，2002．15-22页栋戏武。TMS320C54X数字髂母处理嚣原理及应磺，淀嬲：辽宁科学技术趱叛社，2001，19-31员李孵。数字售号跫瑾器瓣原遴及萁并发应矮。天津；天津大学囊舨社，2000。】5—27页*6i一踟隧嘲溪嘟嘲瞒嘲嘲嘲鞠 沈雕t韭大学硕士学位论文[15][1圈[17][18][19][27][28][293[30][31][32】TMS320F206DIGITALSIGNALPR。c￡SS镰．嬲塑：!i：!塑．1998李烫军。掰型微处理器监控媳路．姻外电子元器件，2001(5)l一67页69—70页www．maxim．com．i995．卜9页潘志扬，潘俊氏．基于双内存的图形采集卡的设计．电子技术应j；}l，2000(11)+53～55页张耀，张覃平，许俊平，朱嘉鹤．一种用于电视跟踪的实时视频图像处理平台设计．光电工裰，2001，Vol+28(6)，63—65页SAATlllVideoInputProcessor．—蝴,semicon—ductors．com。1998。46煲SAA7110VideoInputProcessor．—www．semicon—ductors,com．1997．47页ADV7185．wvr#．analog,com．1997．5-7页TVP5020DataManual．绷。ti．co{ll，1999。8—9页BT849FunctionDescription．—www,freetra—dezone,com，1997．4-6页Usingthe87LPC76Xinmulti-master12Capplication，—voaⅣ．—semiconductors．tom．2000。5-17页吴小平，李莉，何鑫，杨聪．VC总线及其数据通信编程。微计算机信息．2000，VoI．16(2)．n—13页毫书藕，罗絮霞．可缝程逻辑设诗技术及应焉+l￡隶：久民鄄电爨舨社，2001．32—37页李荣华，杜玉远．可编程逻辑器件与EDA技术．沈阳：东北大学出版社，2000，104一115页MAXT000ProgrammableLogicDeviceFamily．www．altera。com．2000．27—29页淀驻宏，鹳其敌+基予多DSP秘FPGA戆裹速并行置穗关爨缳蹑踪技术．jl京理工大学学报，2000，V01．20(1)．98-101页廖裕评，陆瑞强．CPLD数字电路设计一使用MAX+plusII．北京：清华大学出舨社，2001．33-38页．62一]]]i】册烈腮疆撕．施龋；[ 沈隧}：盈天学硕士学位论文[433[44][45】￡4翻[47]侯伯亨，顾新．VHD[。硬件描述语言与数字逻辑电路设计．西安：西安电子料技大学出版社，1998．7678员赵捷，王麓．剥爆CPLD设计视频同步信号发生器．数字视频，2000(4)．32-33页沙吉乐，曲兴华，关红彦，杨学友．基于FPGA技术的新型赢逮闰像采集．龟子投术应耀，2000(9)．65—66页梁莹，严国萍，蒋仲雄．便携式图像采集存储卡的设计．电视技术，2001(3)．86—87页金镄，罗飞路，朱霞耀．FIFO芯片在毫速系统中的应用。魄子技术应用，1998(3)，61—62页Asynchronous，Cascadable32K／64Kx9FIFOS。!j塑：!Yp￡!!!：§Q堡．1999．9一13页刘常杰．汽车车身视觉检测站及DSP应用的研究．天津大学研究生论文．2000．55-60页裴洪安，疑云缛，彗景全，寒玉文．异秽攀片极共享片岁}存麓爨及其与微莰邋信的方法．应用电子技术，2001(1)．56—59页UnderstandingAsynchronousDual一PortRAMs．www．cypress,corn．1997．3-8页HIGH-SPEED32x8DUAL～PORTSTATICRAmIDT700TS／L．WWW．idt．corn．1999．1卜14页128x8StaticRAM1009．!隧：!￥鹜￡￡i：i然。200t．1-2页JanAxelson．USB大全．北京：中因电力出版社，2001．7-9页萧世文．USB2．0硬件设计．北京：清华大学出版社，2002．15—16页藩鞠，李耱文．事{亍邋蠲慧线(漆璐戆特点_j聚应臻，褒代邀子技零，2002(9)83—85页PDIUSBDl2USBinterfacedevicewithparallelbus．5葵．63。嘲㈣蚓阉 沈阳工韭大学硕士学位论文[4a]FirmwareProgrammingGuideforPDIUSBDl2versioni．0—www．semicon—ductors,eom。1998．1～3l露王洪，顾本斗．USB设螯开发实例．通信与计算机，2001(10)。62—64页马忠梅．单片机的C语言应用程序设计．北京：北京航空航天大学出版社，1997．92—94页KateGregory。Visaulc++6开发使用手鼹。北京：规城工韭如舨社，1999227～240页高鹏，安涛，寇怀成．Protel99入门与提高．托京：入氐邮电国版享土，2000．278—279页赵晶．Protel99高级应用．北京：人民邮电出版社，2000．260—262页．64．融嘞双磁㈨