介绍了C50 DSK 的基本框架, 利用它构建3203 200 大小的视频图像采集系统, 详细说明了
C50 与高速ADC TLC5510 和慢速SRAM TC551001 的接口技术, 从中了解DSP 与ADC 和存储器
的接口方法以及C50 DSK 软硬件的使用

刘智辉

许茹

Xiamen University Institutional Repository

第 39 卷　第 3 期 厦门大学学报 (自然科学版) V o l. 39　N o. 3　2000 年 5 月 Jou rna l of X iam en U n iversity (N atu ra l Science) M ay 2000　文章编号: 043820479 (2000) 0320336205利用C50 D SK 实现视频图像的采集收稿日期: 1999209216作者简介: 刘智辉 (1975- ) , 男, 硕士生.刘智辉, 许　茹(厦门大学电子工程系, 福建 厦门　361005)摘要: 介绍了C50 D SK 的基本框架, 利用它构建 3203 200 大小的视频图像采集系统, 详细说明了C50 与高速ADC TL C5510 和慢速 SRAM TC551001 的接口技术, 从中了解D SP 与ADC 和存储器的接口方法以及C50 D SK 软硬件的使用.关键词: 数据采集; 视频图像; D SK; D SP; ADC中图分类号: T P 752. 1 文献标识码: A 　　　　　　　　　　　　　　　1　C50 D SK 简介D SP 初学者套件D SK (D SP Starter K it) 是初学者学习D SP 开发的工具, 用户不仅可以在D SK 板上练习编程, 也可以利用它来构建自己的应用系统. C50 D SK 提供了: (1) 一片C50　图 1　C50 D SK 板框图　F ig. 1　C50 D SK board diagramD SP, 可全速运行用户程序, 它采用 哈佛结构, 对数据、程序、IöO 口都有 64K3 16B it 空间的访问 能力, 对数据空间还能访 32K3 16B it 的全局数据.带 高 速 串 口 和时分复用(TDM ) 串口各一, 一个定时器等外设. 采用流水线的指令执行方式, 机器周期为 50 n s. (2)14 位 串 行 模 拟 数 字 接 口TL C32040A IC ( A nalogIn terface C ircu it) , 提供语音质量的A öD 和D öA 转换功能.(3)扩展总线, 引出C50 的几乎所有引脚, 用户可以用来扩展自己的应用系统. (4) XD S510 仿真接头. (5) 32K2byte PROM 存放核心程序供引导载入. (6) R S232 串行口与计算机通讯.D SK 软件; 由汇编器D SK5A . EXE. 调试器D SK5D. EXE 和D SK5L. EXE 等组成. 软硬件具体使用可见参考文献[1～ 3 ].2　系统描述本系统相对于传统的视频采集系统电路上和控制上更简单准确, 采集的图像大小可由编程指定, 系统方框图如图 2 所示.由CCD 摄像头获得的视频图像模拟信号, 经过视频运放LM 318 后, 分成两路, 一路送抗混迭滤波器再送 ADC TL C5510 以数字化. 数字化了的视频信号直接存入扩展的 RAMTC551001. 另一路送LM 1881 进行行场同步分离, 分离出的场同步信号作为 C50 的öIN T 1 的触发信号, 触发一场采集的开始, 分离出的行同步信号实际上是复合同步信号, 它作为 C50 öIN T 3 的触发信号, 触发一行的采集. 当采完一帧图像后, C50 利用öIN T 4, 在计算机 EPP 口送出的öW R IT E 脉冲的触发下, 把图像数据送到数据锁存器, 经 EPP 口送入计算机. 其中数据锁存器和控制寄存器是扩展的 8 位并行 IöO 口. 系统的关键是ADC 和存储器与C50 的接口, 下面加以说明.　图 2　系统方框图　F ig. 2　System structu re diagram3　ADC 和存储器与C50 的接口ADC 和存储器与C50 的接口由图 3 的电路图所示. 由于要求能够采集 3203 200 大小的图像, 而行扫描正程的时间为 52. 8 Λs, 每点的转换时间不得超过 165 n s. 图中采用的ADCTL C5510 是 T I提供的 8 位半闪烁型高速A öD 转换器, 5 V 供电, 每秒最高采样 20M 点. 时序见图 4.TL C5510 是两步完成转换的流水线ADC, 内部有一个高 4 位比较器, 两个低 4 位比较器A 和B , CL K1 的下降沿, N 点被采样到高 4 位比较器和低 4 位比较器A , 并在 CL K2 的上升沿完成高 4 位的转换, 根据高 4 位的值, 在 CL K2 的上升沿还同时产生低 4 位比较器A 的参考电压, 而后在CL K3 的上升沿, 完成低 4 位的转换, 再过 1 个时钟, 即CL K4 的上升沿高 4 位和低 4 位数据被组合输出. 这样从时刻 a 到 b, 经过 2. 5 个时钟, 可以完成对N 点的电压的数字化. N + 1 点在CL K2 的下降沿被采样, CL K3 的上升沿完成高 4 位的转换, 通过低 4 位比较器B , 在CL K4 的上升沿完成低 4 位的转换, 并在CL K5 的上升沿输出N + 1 点的转换结果.·733·第 3 期　　　　　　　　　刘智辉等: 利用C50 D SK 实现视频图像的采集　　　　　　　　　　　　　　　图 3　ADC 和存储器与C50 的接口　F ig. 3　 In terface of ADC and RAM w ith C50TL C5510 在电路上轮流使用低 4 位比较器A 和B , 并保证前一点的高 4 位在输出前不被后来的点的高 4 位覆盖. 这样虽然每一个点的转换要 2. 5 个时钟, 一旦转换流水线启动, 每个时钟的上升沿都有一个点转换输出. 在图 4 中 td (D )为数据输出延迟时间, 因此只要提供的时钟频率不小于 6 M H z 就可以采集 3203 200 大小的图象. 图 3 TL C5510 的时钟由 C50 的öRD 脚提供, C50 读RAM 需要一个时钟周期即需要 50 n s, 考虑到所采用的存储器 TC551001 的最大访问时间为 85 n s, 需要插入两个等待状态, 总耗时间为 150 n s. 由于连续从RAM 读取数据时, öRD 都是在 C50 的时钟 CL KOU T 1 的上升沿变低, 保持了指定的等待状态数 (由对软件等待时钟发生器编程产生)的低电平后, 在下一个CL KOU T 1 的下降沿又回到高电平, 因此理论上完全能为ADC 提供 6M H z 以上的时钟. 我们在软件编程时利用重复执行LA CC 3 + 指令的方法实现了上述ADC 采样时钟的产生. TL C5510 由其内部的三个电阻串联, 在 R EFT 和R EFB 两端产生 2 V 的参考电压.　图 4　ADC TL C551 的转换时序图　F ig. 4　Convert t im ing of ADC TL C55101C50 带 有 10K2byte 的片内RAM , 可用来载入和运行用户的程序和数据存储, D SK 保留了一些数据 RAM 空间, 片外数据空间只能在 2C00H～ 0FFFFH 不到 64 K, 为方便地址切换, 采用存储页扩展来扩展外部RAM , 所用的·833·　　　　　　　　　　　　　　　　厦门大学学报 (自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　2000 年　图 5　8 位扩展并行口的控制位　F ig. 5　Con tro l b its of 82b it ex tended parallel po rt　图 6　程序流程图　F ig. 6　P rogram flow chartRAM 容量为 128 K 字节, 把它分为 4 页, 页面由PA GE0 和 PA GE1 来选择, 每一页 0～ 32 K 的数据地址空间映射到 C50 的 32 K～ 64 K 数据空间, 也就是当C50 的A 15 为 1 时选中 TC551001.值得注意的是当进入D SK 的调试界面时, 计算机串口先复位C50, 引导程序读取 PROM 中的核心程序数据, 由于 PROM 是被当成全局数据存储器来访问的, 因此读访问时 A 15 也为 1. 若TC551001 的片选 CE2 只由A 15= 1 来选通, 必然会产生数据混乱, 不能正常进入调试界面. 注意到当 PROM 被选中时, öBR 脚处于低电平, 故让öBR 信号参与译码, 可以使得在读 PROM 时扩展的 RAM 不被选中, 而此时 74F245 的D IR 脚为低, 即使它被选中, 数据的传输方向为B→A , 也不会造成总线冲突, 因此核心程序能正常载入.CTRL 是扩展的控制寄存器的一位控制位,其格式如图 5. 视频数字化时, CTRL 为 0, 选中74F245, 并 使 TC551001 处 于 写 状 态, ADCTL C5510 输出允许. 当一帧图象采集完后, C50置BU SY 为 0, 通知计算机一帧采集完, 同时置CTRL 为 1, TC5510001 为 读 状 态, ADCTL C5510 和 74F245 输出为高阻态, 使得 C50 能正确读取 RAM 中采集的图象数据, 并送到扩展的并口, 供计算机读入. 控制寄存器和数据锁存器以及计算机 EPP 接口不再赘述.4　软件设计软件的流程图如图 6 所示. 采集的关键是要保证每行的数字化时间基准点是一样的, 我们采用行同步信号来触发中断öIN T 3, 在öIN T 3 中断中, 采用软件延时, 去行消隐, C50 的时钟是很稳定的, 因此每行的数字化时间基准点是一致的.5　结束语D SK 板为初学者提供了学习D SP 的好条件, 但D SK 也较多地占用 C50 的资源, 如全局数据存储空间、中断 2、C50 的öB IO 和XF 用来扩展串口与计算机通讯. D SP 作为高速器件, 在·933·第 3 期　　　　　　　　　刘智辉等: 利用C50 D SK 实现视频图像的采集　　　　　　　　　　　　　　与外部设备接口时更要注意时序和速度上的配合, 软件上如何利用D SP 的高速指令, 发挥D SP 的高速性和强大的运算能力, 注意避免流水线冲突等等这些都是我们利用D SP 设计系统和编写软件应该注 意的. 当用户用D SK 开发好自己的系统后, 经过少量改动, 就可以构成脱开D SK 的D SP 系统了, 这样有利于降低成本, 减小体积.参考文献:[ 1 ]　TM S320C5x D SP Starter K it U ser′s Gu ide [S ], Custom P rin t ing Company Ow ensville M issou ri U. S.A , 1996.[2 ]　TM S320C5x U ser′s Gu ide[S ]. Custom P rin t ing,Ow ensville M issou riU. S. A , 1997.[3 ]　许俊. 利用高速D SP 芯片实现水下视频图像的采集、压缩和传输[D ]. 厦门: 厦门大学电子工程系, 1998.V ideo Im age A cqu isit ion U sing C50 D SK BoardL IU Zh i2hu i, XU R u(D ep t . of E lect . Eng. , X iam en U n iv. , X iam en　361005, Ch ina)Abstract: C50 D SK board is app lied to co llect video im age in size of 320 by 200 p ixels. T hein terface of C50 betw een h igh2speed ADC TL C5510 and low 2speed SRAM TC551001 isd iscu ssed in deta ils so as to p rovide fundam en ta l m ethod of in terfacing D SP w ith ADC s andSRAM. A lso in troduced are arch itectu re of C50 D SK board and its u sage.Key words: data acqu isit ion; video im age; D SP (D ig ita l Signa l P rocesso r) ; D SK (D SPStarter K it) ; ADC (A nalog2to2D igita l Converter)·043·　　　　　　　　　　　　　　　　厦门大学学报 (自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　2000 年

利用C50 DSK 实现视频图像的采集

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