基于ADSP-TS201S的图像采集处理系统

　　引言

　　随着人们对实时信号处理要求的不断提高和大规模集成电路的迅速发展，作为数字信号处理核心和标志的数字信号处理器DSP芯片得到了快速的发展和应用。它不但可以广泛应用于通信系统、图形/图像处理、雷达声纳、医学信号处理等实时信号处理领域。就ADI公司而言，继16-bit定点ADSP21xx和32-bit浮点ADSP21xxx系列之后，日前又推出了TigerSHARC系列的新型器件。本文介绍使用该系列中的ADSP-TS201S芯片实现一个图像采集处理系统的设计方案。

　　系统总体方案

　　该系统可以完成图像的采集、处理和显示，从而实现目标识别与跟踪的智能信号处理。该系统是对摄像机数字，模拟两路视频数据进行采集，处理后通过PCI总线在PC机上显示出来。整个系统主要由视频信号采集模块、DSP图像处理模块、PCI接口模块三个部分组成(图1)。

图1 图像采集处理系统框图

　　系统的各个功能模块电路设计

　　·视频信号采集模块

　　摄像机提供两路视频信号：一路模拟视频，一路数字视频。

　　模拟视频信号经过钳位校正、放大后，将信号送入到A/D转换器，再经FPGA锁存后将视频信号发送给DSP1;经视频同步分离电路，由LM1881分离出模拟视频的行、场同步信号，用于控制视频数据采集到DSP1，以便进行图像处理。钳位校正、视频同步电路如图2所示。模拟视频经运放输入，将中心电平调到3.3V，加到A/D输入端。A/D转换后的数据进入FPGA锁存。运放均采用ADI公司的AD8047AR，A/D转换器采用ADI公司的AD9050。AD9050为10位A/D转换器，取其高8位进入FPGA。采样时钟12MHz，与数字视频信号相同。由FPGA对48MHz时钟四分频产生。

图2 模拟视频输入转换电路

　　摄像机的数字视频信号为14对差分信号，经FPGA将差分信号转换为单端信号，并锁存数据。每个象素14位，每帧320×240。

　　FPGA采用ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T144C-6，配置芯片采用EPC2LC20。EP1C3T144C-6具有将差分信号转单端信号的专用I/O口。锁存在FPGA的数字，模拟两路视频信号根据工作模式选择输出到DSP1数据总线上，由DSP1读入处理，数据速率与模拟视频的采样速率，数字视频的数据速率相同。工作模式选择，开关控制通过PIC9054引入到FPGA。

　　·DSP处理器模块

　　DSP处理器阵列模块主要由4片高速高性能的DSP处理芯片ADSP-TS201S组成多DSP处理器系统，ADSP-TS201S性能如下：

　　基本性能指标如下：

　　● 600MHz运行速度时，内核指令周期1.67ns

　　● 24M bits片上DRAM，分为6个4M bits块(128K words X 32 bits)

　　● 片内双运算模块，每个都包含一个ALU、一个乘法器、一个移位器和一个寄存器组