基于dm6437的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計

基于dm6437的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計

0智能汽車中的應(yīng)用隨著汽車電子產(chǎn)業(yè)和社會需求的快速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字數(shù)據(jù)處理理論的理論逐漸得到完善。數(shù)字數(shù)據(jù)處理技術(shù)在數(shù)字通信、圖像處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近年來，汽車電子技術(shù)成為汽車技術(shù)進步的重要推動者，智能車輛也成為汽車行業(yè)發(fā)展的生力軍。智能車輛可以集成數(shù)據(jù)處理、信息集成等創(chuàng)新技術(shù)，為智能駕駛和數(shù)據(jù)處理提供方便的服務(wù)。數(shù)字圖像具有兩個突出特點:一是對處理速度要求特別高;二是數(shù)據(jù)量大采用基于多媒體處理器TMS320DM6437的視頻采集平臺設(shè)計方案,設(shè)計出一種視頻采集的硬件系統(tǒng),在簡化難度的同時降低了成本,通過軟件開發(fā)環(huán)境CCS實現(xiàn)視頻采集的功能,驗證其性能指標(biāo)及功能.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計1.1數(shù)字媒體處理器TMS320DM6437數(shù)字媒體處理器是美國德州儀器公司(TI)推出的一款基于TI第3代高性能VLIW架構(gòu)的處理器,這款DSP主要面向數(shù)字多媒體應(yīng)用,它是支持達芬奇技術(shù)的32位定點DSP器件,專門為高性能、低成本視頻應(yīng)用而開發(fā)出的新產(chǎn)品,具有非常強大的功能,能夠支持3路D1解析度的H.264視頻編碼,成本則比TI前代DSP數(shù)字媒體處理器下降了50%1.2tms320dms6433處理器硬件設(shè)計硬件系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示.該系統(tǒng)主要以TMS320DM6437處理器為核心,將硬件系統(tǒng)分為3個模塊,即DSP處理器模塊、傳感器模塊和LCD顯示器模塊.1.3主要硬件電路設(shè)計1.3.1系統(tǒng)電源管理TI公司的TMS320DM64x+系列的DSP需要為系統(tǒng)提供多種不同電壓,分別給I/O接口、DSP內(nèi)核以及內(nèi)存供電,系統(tǒng)采用TI公司的TPS65023供電芯片.TPS65023是一款集成的電源管理芯片,它應(yīng)用于鋰離子或鋰聚合物電池,并且需要多個電源線.該電源芯片提供了3個高效率、有針對性的基于處理器系統(tǒng)的降壓轉(zhuǎn)換器,為內(nèi)核、I/O和存儲芯片提供不同大小的電壓值1.3.2tvp5154系統(tǒng)簡介在視頻輸入端采用高性能視頻解碼芯片TVP5158,可把所有流行的基帶模擬視頻格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻,并輸出4路高品質(zhì)的NTSC/PAL視頻信號.該解碼器共有4個信道,每個信道包括10位27-MSPS的A/D轉(zhuǎn)換器(ADC),所有4個通道都是相互獨立控制的,它們共享一個輸入時鐘,并且支持所有的標(biāo)準(zhǔn).為降低監(jiān)控市場的BOM成本,TVP5158集成了4通道音頻ADC,并且多個TVP5158器件可以級聯(lián)連接到支持多達8通道視頻或16通道音頻處理.本系統(tǒng)采用的TVP5158芯片,最多可接入4路模擬視頻,其原理圖如圖3所示.1.3.3vbs輸出視頻輸出模塊部分利用TMS320DM6437內(nèi)部的4路DAC輸出,實現(xiàn)了VGA輸出和CVBS輸出.其中VGA輸出使用了3路DAC;CVBS輸出接口使用了1路DAC.此外,當(dāng)該系統(tǒng)作為VGA輸出接口時,需要使用2個場同步信號:HSYNC和VSYNC.采用了磁珠隔離數(shù)字電源和模擬電源,避免兩者之間的相互干擾.另外使用電感和電容組成的濾波網(wǎng)絡(luò),降低噪聲的干擾1.3.4cpld和cpld復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD模塊的作用主要分為二類:①用于擴展I/O口,②是實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯操作.采用專用芯片對邏輯進行設(shè)計,芯片將增加占用的面積,同時也大大增加了成本,因此在本系統(tǒng)中主要采用組合邏輯設(shè)計.CPLD還具有體積小,功耗低,易編程等優(yōu)點,選用CPLD設(shè)計增加了系統(tǒng)的靈活性、保密性,同時也降低了設(shè)計印制電路板PCB的面積,節(jié)約了成本.系統(tǒng)采用了XILINX公司的XC9536XL芯片,它在系統(tǒng)中的頻率高達178MHz,能夠?qū)崿F(xiàn)I/O電平與內(nèi)核電平轉(zhuǎn)換,時鐘分頻以及其他邏輯功能.具體的原理圖如圖5所示.2多層pc設(shè)計2.1含信號分類、線條數(shù)在設(shè)計印制電路板時,根據(jù)需求功能確定布線層與電源層,層數(shù)取決于要求實現(xiàn)的功能、價格因素、電源種類、信號分類、線條數(shù)等.如圖6所示采用2層板設(shè)計時,在電路板大小確定的情況下,布線密度過大,會造成走線的交叉;而采用6層板時,雖然在布線時很方便,但是成本太高;因此,本設(shè)計使用軟件工具AltiumDesigner,采用4層電路板的設(shè)計,其中,頂層、第3層、底層為信號層,第2層為地層.2.2配置和系統(tǒng)線程本系統(tǒng)電路板的布局布線如圖7所示.3軟件的設(shè)計和實現(xiàn)在視頻采集硬件系統(tǒng)上嵌入了基于DSP的單路視頻采集算法,系統(tǒng)有效地實現(xiàn)了視頻信號的采集,進而驗證了系統(tǒng)在硬件設(shè)計方面的合理性.3.1算法的實現(xiàn)和實現(xiàn)多媒體處理器TMS320DM6437作為最新的芯片,它的視頻輸入輸出端口是極其強大的,而且在控制方面又著重提高了其配置和使用的方便性.由于數(shù)字視頻信號需要接到DM6437的視頻前端,所以系統(tǒng)采用了可以將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號的視頻轉(zhuǎn)換芯片TVP5158.算法的移植是將已經(jīng)編寫好的C程序移植到DSP端,使它能夠在DSP上正常運行.在CCS集成開發(fā)環(huán)境下,基于DSP/BIOS操作系統(tǒng),設(shè)計了系統(tǒng)的視頻采集程序.用C語言實現(xiàn)了單路視頻采集算法.系統(tǒng)軟件流程如圖8所示.3.2dm6433視頻信號的轉(zhuǎn)換成模擬信號,輸出數(shù)字視頻信號實驗采用PC機作為上位機,首先,CCD攝像頭采集一幀完整的視頻圖像,將該圖像轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號,然后,通過視頻傳輸線把得到的模擬視頻信號輸入到視頻解碼芯片TVP5158,利用芯片將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號,再通過DM6437輸入到視頻處理前端,待程序接收到一幅完整的視頻幀后,再將它輸入到視頻處理后端,將此數(shù)字視頻信號編碼輸出,通過DM6437系統(tǒng)的視頻輸出接口電路將該視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出,最后,通過視頻傳輸線將得到的模擬視頻信號最終輸入到顯示器上顯示.實驗過程中,首先在PC機上對DM6437程序進行編譯生成可執(zhí)行文件,然后通過ICETEK-5100USB仿真器下載到系統(tǒng)的SDRAM中開始執(zhí)行,捕捉到的視頻圖像顯示在顯示屏上.實驗結(jié)果證明,本系統(tǒng)在處理效果和處理速度上都達到了要求.整個實驗系統(tǒng)的結(jié)果如圖9所示.4原板實驗和視頻采集系統(tǒng)實驗結(jié)果設(shè)計了一種基于DM6437高性能多媒體處理器的視頻采集硬件系統(tǒng),最