基于PCI总线的嵌入式实时DSP图像采集系统

文章摘要：摘要：以交通十字路口实时DSP图像采集系统为例，说明了基于PCI总线的DSP图像采集系统的优点，并详细阐明了系统的硬件结构和基于VxWorks操作平台的软件实现，最后介绍了系统实现的效果。 关键词：PCI总线 DSP VxWorks操作系统 图像采集系统本文从实时性和大容量两方面介绍了在通用计算机上加入ＤＳＰ加速卡实现的图像采集系统。利用ＤＳＰ芯片的高速处理特性完成大部分的图像处理工作，上位机只完成辅助操作和存储系统。这种方法发挥了ＤＳＰ的高速性能又具有相当大的灵活性，而且开发工具比较完善。实时性要求足够的传输速度，ＰＣＩ总线速度最高可达５２８ＭＢ／ｓ（６６ＭＨｚ、６４位）。这是其他总线

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摘要：以交通十字路口实时DSP图像采集系统为例，说明了基于PCI总线的DSP图像采集系统的优点，并详细阐明了系统的硬件结构和基于VxWorks操作平台的软件实现，最后介绍了系统实现的效果。

    关键词：PCI总线 DSP VxWorks操作系统 图像采集系统

本文从实时性和大容量两方面介绍了在通用计算机上加入ＤＳＰ加速卡实现的图像采集系统。利用ＤＳＰ芯片的高速处理特性完成大部分的图像处理工作，上位机只完成辅助操作和存储系统。这种方法发挥了ＤＳＰ的高速性能又具有相当大的灵活性，而且开发工具比较完善。

实时性要求足够的传输速度，ＰＣＩ总线速度最高可达５２８ＭＢ／ｓ（６６ＭＨｚ、６４位）。这是其他总线无法比拟的速度，如ＩＳＡ总线速度只有５ＭＢ／ｓ。另外，系统中ＤＳＰ的可扩展存储空间高达１ＧＢ。这完全可以满足一般图像处理系统的需要。

１ 基于ＰＣＩ总线的ＤＳＰ图像采集系统

本系统主要用于路口违章车辆抓拍，包括闯红灯抓拍、超速行驶抓拍等。通过摄像头对车流进行监测，当有车辆在红灯期间越过停止线或在限速地段超速行驶，系统拍下车辆的行为并把数据传送到ＤＳＰ进行处理，然后经ＰＣＩ总线把处理后的数据上传到上位机。当然这套系统也可用于其他的监控系统，如楼宇监控等，其硬件系统基本一致，只是软件功能有所区别。

    本系统采用ＴＩ公司Ｃ６０００系列ＤＳＰ中的ＴＭＳ３２０Ｃ６２１１作为系统的ＣＰＵ。图像数据通过摄像机采集并输出模拟图像信号。这些信号经视频解码芯片转换为数字信号；再经ＦＩＦＯ输入ＤＳＰ进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等；然后输出信号经ＰＣＩ解码芯片转换为符合ＰＣＩ总线规范的标准信号，通过ＰＣＩ总线接口传到上位机。系统的控制逻辑由ＥＰＬＤ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）控制器实现。系统结构图如图１。

（１）视频解码芯片

系统中采集的图像信号采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＳＡＡ７１１１Ａ完成Ａ／Ｄ转换。ＳＡＡ７１１１Ａ允许四路模拟视频输入，具有两个模拟处理通道，支持四路ＣＶＢＳ模拟信号或二路Ｙ／Ｃ模拟信号或二路ＣＶＢＳ信号和一路Ｙ／Ｃ信号。ＳＡＡ７１１１Ａ对摄像头输入的标准ＰＡＬ格式的模拟图像信号进行Ａ／Ｄ转换，然后输出符合ＣＣＩＲ６０１格式的４：2：2的１６位ＹＵＶ数据到ＦＩＦＯ。其中亮度信号Ｙ为８位、色度信号Ｃｒ和Ｃｂ合为８位数据。ＦＩＦＯ采用ＩＤＴ公司的ＩＤＴ７２Ｖ２１５ＬＢ芯片，ＦＩＦＯ的深度为５１２×１８ｂｉｔ，支持ＳＴＡＮＤＡＲＤ（标准）和ＦＷＦＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｗｏｒｄ Ｆａｌｌ－Ｔｈｒｏｕｇｈ，首字直接通过）两种工作模式。按照ＣＣＩＲ６０１格式，ＹＵＶ图像分辨率为７２０×５７６象素，当按行输出时，ＳＡＡ７１１１Ａ输出数据流大小为：７２０×１６＝１４４０ｂｉｔ。因为ＤＳＰ通过３２位的ＳＢＳＲＡＭ接口与ＦＩＦＯ通信，故ＹＵＶ数据写入ＦＩＦＯ时需要在ＦＩＦＯ之间实现乒乓切换。这时一行７２０×１６ｂｉｔ的数据在两片ＦＩＦＯ中存储变为３６０×３２ｂｉｔ。两片ＦＩＦＯ可以满足上述要求。ＦＩＦＯ的初始化及时序由ＥＰＬＤ实现。

（２）ＤＳＰ图像处理模块

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