嵌入式视频采集系统的设计与实现

1.2.3 视频D/A电路－SAA7121
图2系统中视频D/A由视频编码器SAA7121[4]完成。SAA7121支持PAL与NTSC格式的视频编码，其输入支持BT.656格式的数字视频。SA电感厂家A7121有1路复合视频(CVBS)输出和1路超级视频(S-Video，Y/C)输出，其系统像素时钟频率为13.5MHz，它可以直接接收MPEG解码数据和采用4:2:2格式每行720有效像素的CCIR兼容YUV数据，其内部包含同步/时钟产生器和数模转换器两部分电路。SAA7121同样需要通过I2C总线进行初始化和设置修改等操作。
从图2中可看出，VP0既要做视频输入口，也要支持视频输出口，即VP0可以工作在Capture与Display两种作模式。但这两种工作模式不能同时使用作模式不能同时使用。当VP0作为8-位的BT.656视频采集口时，仅需视频数据流串行时钟和采集使能控制信号，串行数据流串行时钟由TVP5150的SCLK，采集使能控制信号则由TVP5150的INTREQ/GPCL/VBLK引脚配置为通用输出引脚来控制，此时SAA7121H不起作用。当VP0作为8-位的BT.656显示口时，SAA7121需要HSYNC(行同步信号)、VSYNC(场同步信号)、LLC(27MHz的行锁存号)控制。
1.2.4 系统原理
图2系统其主要功能是完成视频图像的采集、处理、存储和传输。系统的视频输入可以是NTSC、PAL和SECAM制式的任何一种，或者采用S端子输入。TVP5150完成视频电感厂家信号的A/D转换，为后续处理提供数字视频数据，同时它还分离出行、场同步信号并输出系统时钟供视频D/A芯片和FIFO使用。TVP5150的输出格式包括4:2:2、4:1:1、4:2:0和4:1:0色环电感生产厂等四种YUV格式输出，数据输出格式是通过I2C总线编程来选择的，TVP5150的内部寄存器初始化也通过I2C串行接口来完成。对于不同的输入制式、不同的采集要求和不同的处理要求，其帧缓存要求是不相同的，如对于PAL-D制ITU-R BT.601视频输入，采样后按4:2:2格式输出，一帧数据为720×576×2＝0.83Mbyte，若缓存三帧图像，则需要3Mbyte空间的采集帧缓存，若按4:1:1格式输出，则只需2Mbyte的帧缓存。系统可选择8M×32-bit的SDRAM在系统中即作为采集帧缓存和处理后的数据帧缓存，也可作下载程序的存塑封电感器储器使用。系统提供串行接口，可与外部设备进行通信和传输图像数据。其中Xilinx Xc2s300 FPGA[5]实现以下四点功能：
(1) 完成系统中视频采集和输出部分的同步信号和消隐信号的控制，其中主要包括TVP5150和SAA7121的行同步信号、场同步信号、消隐信号；
(2) 将部分逻辑单元设计为FIFO作数据缓存，完成外接FIFO的同步读写控制，承担TVP5150与DSP的数据传送工作；
(3) 作PCI总线控制器，完成TMS320DM642与计算机的数据通信工作以及从计算机加载各种图像处理算法；
(4) 对TVP5150输出的数字图像进行预处理，其中主电感生产厂家要包括图像数据的色度空间转换如YUV到RGB的转换，数据格式转换如将4:2:2转换为4:2:0；
(5) 作数据总线接口，实现数据的驱动传输等功能。
TMS320DM642在系统中是各类算法实现的核心器件，根据不同的应用场合，可以编制不同的算法处理程序，使得该系统具有了很强的灵活性与通用性。值得强调的一点是为了便于操作系统中的其它外设，在该系统中，TMS320DM642的外部存储器接口控制寄存器必须配置为优先使用外部存储器模式。
2 嵌入式视频图像采集系统的软件设计
一个完整的嵌入式系统由图3所示的4部分来组成。

图3中的底层是硬件系统，核心是嵌入式处理器（嵌入芯片），通常这样构成的系统又被称为是SOC(System on Chip)系统。在硬件系统的上面是BSP(板级支持包)，包括各种必要的对底层硬件系统的屏蔽，引导上层操作系统在硬件系统上的正确运行。操作系统正确运行之后还需要开发各种设备驱动程序，目的是给用户的应用程序开发提供对底层设备的屏蔽，提供一个统一的用户开发接口(API)。
BSP是指系统内核在特定的硬件系统上面运行所需要的初始化代码和各种设备驱动程序。它主要包括：系统初始化，初始化CPU寄存器和测试CPU的型号版本等，它和Bootloader中的初始化部分共同完成所有的系统准备工作，使得系统处于预期的稳定工作状态；内存管理，在没有MMU(内存管理单元)的系统里面主要是数据cache和程序cache的管理，在具有MMU单元的系统中还要包括MMU的各种表的管理，它主要用来实现内存的映射；中断控制器管理，对于一个RTOS来说，中断是不可缺少的部分。

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