视频图像采集的方法一般可以分为:自动图像采集和基于处理的图像采集。前者采用专用图像采集芯片,自动完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新;除了要对采集模式进行设定外,主处理器不参与采集过程。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集,不能完成图像的自动采集,整个采集过程在CPU的控制下完成,由CPU启动A/D转换,将数据存入帧存储器。其特点是数据采集占用CPU的时间,对处理器的速度要求高,但电路简单、成本低、易于实现,能够满足某些图像采集系统的需要。下面以TI公司的TMS320VC5402(以下简称C5402)DSP为例,介绍基于数据信号处理器(DSP)的视频图像采集电路和采集方法。 C5402是TI公司C54x系列定点DSP芯片中的新产品它集中了此系列早期产品的优点,并提供了许多新的功能,开发和使用更加方便。C5402具有灵活的指令系统和操作性能,它可选择助记符指令或算术指令作为编程指令,同时支持汇编语言和C语言的单独或混合编程。C5402采用改进的Harvanl处理结构,指令流水线操作。计算和处理速度很高,系统单指令周期可达到10ns。在片内提供16k的RAM用作程序和数据存储,其最大可扩展寻址空间为1M字节。C5402提供的McBSP串口和DAM数据传送方式极大地方便它在通信领域的应用和开发。C5402由于其高性能价格而成为当前语言和静态图象处理和主流产品。
1 电路原理
采集电路如图1所示,由视频缓冲器、视频A/D转换器和视频同步分离电路等组成。

1.1 视频缓冲器
来自摄像机的标准黑白全电视信号的幅度峰-峰值为1V,要送往A/D转换器和行、场同步分离电路,而A/D转换器的满量程为2V,因此,视频缓冲器要对全电视信号进行阻抗匹配和电压放大,并能对全电视信号进行黑电平调整。图1中,U8构成视频缓冲器,增益为+2;调整电阻W1可以调整输出信号的直流电平;R16是输入匹配电阻,阻值大小由信号源决定,本电路中为75Ω。
TLC5510是美国TI公司生产的新型模数转换器件(ADC),它是一种采用CMOS工艺制造的8位高阻抗并行A/D芯片,能提供的最小采样率为20MSPS。由于TLC5510采用了半闪速结构及CMOS工艺,因而大大减少了器件中比较器的数量,而且在高速转换的同时能够保持较低的功耗。在推荐工作条件下,TLC5510的功耗仅为130mW。由于TLC5510不仅具有高速的A/D转换功能,而且还带有内部采样保持电路,从而大大简化了外围电路的设计;同时,由于其内部带有了标准分压电阻,因而可以从+5V的电源获得2V满刻度的基准电压。TLC5510可应用于数字TV、医学图像、视频会议、高速数据转换以及QAM解调器等方面。
TLC5510的参考电压可由其内部的3个电阻R1、Rref、R2设定,如图2所示。按图2连接,将参考低电压设定为0.6V,参考高电压设定为2.6V,电阻Rref上的2V压降即为满足程电压。当输入电压为0.6V时,A/D转换的输出数据为0;当输出电压为2.6V时,A/D转换的输出数据为255。
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