該系統可以完成圖像的采集、處理和顯示,從而實現目標識別與跟蹤的智能信號處理。該系統是對攝像機數字,模擬兩路視頻數據進行采集,處理后通過PCI總線在PC機上顯示出來。
視頻信號采集模塊
攝像機提供兩路視頻信號:一路模擬視頻,一路數字視頻。
模擬視頻信號經過鉗位校正、放大后,將信號送入到A/D轉換器,再經FPGA鎖存后將視頻信號發送給DSP1;經視頻同步分離電路,由LM1881分離出模擬視頻的行、場同步信號,用于控制視頻數據采集到DSP1,以便進行圖像處理。鉗位校正、視頻同步電路如圖1所示。模擬視頻經運放輸入,將中心電平調到3.3V,加到 A/D輸入端。A/D轉換后的數據進入FPGA鎖存。運放均采用ADI公司的AD8047AR,A/D轉換器采用ADI公司的AD9050。AD9050 為10位A/D轉換器,取其高8位進入FPGA。采樣時鐘12MHz,與數字視頻信號相同。由FPGA對48MHz時鐘四分頻產生。
圖1 模擬視頻輸入轉換電路
攝像機的數字視頻信號為14對差分信號,經FPGA將差分信號轉換為單端信號,并鎖存數據。每個象素14位,每幀320×240。
FPGA采用ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T144C-6,配置芯片采用EPC2LC20。EP1C3T144C-6具有將差分信號轉單端信號的專用I/O口。鎖存在FPGA的數字,模擬兩路視頻信號根據工作模式選擇輸出到DSP1數據總線上,由DSP1讀入處理,數據速率與模擬視頻的采樣速率,數字視頻的數據速率相同。工作模式選擇,開關控制通過PIC9054引入到FPGA。
DSP處理器模塊
DSP處理器陣列模塊主要由4片高速高性能的DSP處理芯片ADSP-TS201S組成多DSP處理器系統,ADSP-TS201S性能如下:
基本性能指標如下:
● 600MHz運行速度時,內核指令周期1.67ns
● 24M bits片上DRAM,分為6個4M bits塊(128K words X 32 bits)
● 片內雙運算模塊,每個都包含一個ALU、一個乘法器、一個移位器和一個寄存器組
● 雙整數ALU提供數據尋址和指針操作功能
● 片內提供14通道DMA、外部口、4個鏈路口、SDRAM控制器、可編程標志引腳、2個定時器
● 片上仲裁系統可實現8個TigerSHARC DSP的無縫連接
● 內部3條互相獨立的128位總線
● 外部數據總線64位,地址總線32位
● 每秒48億次40位寬的MAC運算或每秒12億次80位寬的MAC運算;1024點復數FFT(基2)時間15.7us
● 外部端口 1G字節每秒;鏈路口(每個)1G字節每秒
DSP處理器陣列模塊中DSP1是用來整理所收集到的視頻信號,并進行相應的預處理后,將數據分發送到后面的DSP,進行進一步的處理。
DSP1并行口應接FPGA輸出的視頻數據,還要接FLASH,完成DSP加載。DSP1的IRQ0,IRQ1分別作視頻輸入的幀中斷和行中斷,接到FPGA。其連接電路如下圖3所示。
圖2DSP1與FPGA,FLASH 連接圖
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