基于TMS320F206 DSP的图像采集卡设计

　　摘 要： 提出了一种使用视频A/D芯片TLC5510与低档DSP芯片TMS320F206实现图像采集的接口设计方案，同时给出了接口程序，为低档DSP芯片提供了一条新的应用途径。

　　关键词： ADC DSP接口设计视频

　　数字信号处理器DSP是数字信号处理理论与超大规模集成电路VLSI技术融合的结晶。目前DSP技术正广泛地应用于通信、语音、图像、航天航空、仪器仪表等领域，在推动当代信息处理数字化方面正发挥着越来越大的作用。

　　在利用电话线传输视频图像这一低比特率多媒体通信领域中，如果选用图像处理的专用芯片，如SAA7110、8×8 3104VCP以及LSI公司的专用芯片等，或者选用具有高速运算性能的高档DSP进行图像处理，都会使产品价格大幅度标升。本文介绍的采用TI公司的低档DSP芯片TMS320F206和视频A/D芯片TLC5510的图像采集卡，则为低比特率多媒体通信提供了一个廉价的解决方案。

　　1 TLC5510芯片和TMS320F206芯片简介

　　1.1 TLC5510简介

　　TLC5510是CMOS、8位、20MSPS模拟/字转换器ADC，它利用了半闪速semiflash architerture结构。TLC5510用单5V电源供电，只消耗100mW的功率。它还有内部采样和保持电路，高阻的并行输出以及内部基准电阻。

　　与闪速转换器flash converter相比，半闪速结构减少了功率损耗和芯片尺寸。通过在2步过程2-step-process中实现转换，可大大减少比较器的数目。转换数据的等待时间为2.5个时钟周期。

　　无需外部基准电压源和精密电阻，仅使用内部基准电阻和VDDA就可实现2V的满量程转换范围。25℃时的线性度误差为±0.75LSB，在整个温度范围内的线性度误差最大值是±1LSB。25℃时的差分线性度误差为±0.5LSB，在整个温度范围内的差分线性度误差最大值是±0.75LSB。

　　1.2 TMS320F206简介

　　TMS320F206是TI公司推出的一种DSP芯片，它是基于TMS320C5x之上的高速定点数字处理芯片，具有改进的哈佛结构并行分离的程序和数据总线、高性能CPU及高效的指令集等特点。其主要特性如下：

　　CPU具有32位CALU、32位累加器、16×16位并行乘法器、三个移位寄存器、八个16位辅助寄存器。

　　存储器具有224K字可寻址存储空间、544字片内DRAM、4K字片内SRAM或32K字片内快闪存储器。

　　指令速度为50ns、35ns及25ns单指令周期。

　　外围电路有软件可编程定时器、软件可编程等待状态发生器、片内锁相环时钟发生器、同步和异步系列串口。

　　2 硬件接口电路设计

　　2.1 TLC5510前端电路设计

　　TLC5510前端电路如图1所示。

　　

 

　　在电路中，模拟电源VDDA和数字电源VDDD相互独立。VDDA与数字地AGND之间及VDDD与模拟地DGND之间都用4.7μF电容、0.1μF电容和铁氧磁环去耦和消除电源的纹波。AGND与DGND分开，以避免数字信号给模拟信号带来噪声。放大后的视频信号直接加在TLC5510的19脚。TLC5510的时钟信号由TMS320F206的时钟信号输出脚CLKOIU1提供。

　　2.2 TLC5510 与TMS320F206接口电路设计

　　TLC5510与TMS320F206接口电路图如图2所示。

　　

 

　　TLC5510数字地与TMS320F206的地相连。因TLC5510内部有数据输出缓冲，所以TLC5510的脚D1：D8与TMS320F206脚D0：D7直接相连。TMS320F206的CLKOUTI脚通过一小电阻给TLC5510提供时钟信号。TMS320F206管脚A11和为逻辑控制，当A11为逻辑高，为逻辑低时，TMS320F206就可从TLC5510读取采样数据。

　　2.3 TMS320F206与计算机串口通信

　　存入TMS320F206的图像数据通过串口以9600 b/s的速率送入计算机，计算机将数据存到缓存区，然后通过像素点与图像转换程序在显示器上显示出来。

　　3 接口程序设计

　　3.1程序常量的初始化

　　(1) 设采样数据存储区的起始地址为0900h

　　(2) 设采样数为1000h

　　(3) 设A/D地址为0800h

　　3.2 程序步骤

　　1 初始化TMS320F206

　　2 加载合适的ARn

　　3 选通TLC5510

　　4 读取A/D转换值

　　5 初始化UART

　　6 向UART 传数

　　7 程序结束

　　3.3 具体程序

　　.title ″TLC5510 Interface″

　　.copy ″init.h″

　　.copy ″vector.h″

　　.text

　　ADC_Addr .set 0800h ;设置TLC5510的地址

　　Mem_pointer .set 0900h ;设置采样数据存储区的

　　起始地址

　　Count .set 1000h ;设置采样个数

　　start： lar ar2，#ADC_Addr

　　lar ar3，#Mem_pointer

　　lar ar4，#Count

　　 开始A/D转换

　　ldp #6h ;设置页面指针使其指向

　　50h×6=0300h处

　　splk #Count，0h ;把采样个数放入0300h

　　Iar ar4，#0300h ;使AR4指向0300h

　　mar ，ar4 ;把AR$设为当前寄存器

　　rpt ，ar3 ;设置RPTC寄存器后，把

　　AR3设为当前寄存器

　　in +，ADC_Addr，ar4 ;读入并存储A/D转换

　　结果

　　通过UART向计算机传输数据

　　初始化UART口

　　clrc CNF ;把B0块映射为数据空间

　　ldp #0h ;设置叶面指针使其指向0h处

　　setc INTM ;禁止所有中断

　　splk #0ffffh，ifr ;清中断

　　splk #0000h，60h

　　out 60h，wsgr ;设置零等待

　　splk #0c180h，61h ;把 UART口复位

　　out 61h，aspcr ;允许I/O中断

　　splk #0e180h，61h

　　out 61h，aspcr ;打开I/O断口

　　splk #4fffh，62h

　　out 62h，iosr ;禁止自动波特率

　　splk #00082h，63h

　　out 63h， brd ;设置波特率为9600

　　splk #20h，imr ;允许UART中断

　　lar ar3，#0900h ;恢复 AR3

　　lar ar4，# Count-1 ;恢复AR4

　　mar ，ar3 ;设置 AR3为当前寄存器

　　clrc intm ;打开中断

　　uart1： setc xf ;把xf置1，开始传数

　　mar ，ar3 ;把AR3设为当前寄存器

　　out +，adtr ;传出数据后，把AR3加1

　　wait： clrc xf ;关闭xf，停止传数

　　mar ，ar2 ;把AR3设为当前寄存器

　　in ，0fff6h ;读入IOSR寄存器的状态

　　bit ，4 ;检测第12位是否为0

　　bcnd cont，tc ;如果为0等待直到IOSR

　　的第12位为1

　　b wait

　　skip： splk #0020h，ifr ;清中断

　　clrc intm

　　mar ，ar4 ;传输个数减1

　　banz uart1，ar3 ;未传完，则跳到UART1， 传下一个数

　　ret ;返回

　　inpt1： ret

　　inpt23： ret

　　timer： ret

　　uart： ret

　　codtx： ret

　　codrx： ret

　　.end

　　我们将TLC5510与TMS320F206的接口设计用于煤矿井下远程多媒体低比特率通信监控系统中，已取得初步进展， 这一应用可以为TMS320F206用于图像处理提供一种思路，从而为低比特率多媒体通信开辟一条廉价的途径。

　　参考文献

　　1 TMS320C2xx User's Guide. TI公司，1997

　　2 彭启琮李玉柏.DSP技术.成都：电子科技大学出版社，1999.10

　　3 赵慧民， 庄宏成.利用电话线传输视频图像的一种DSP应用. 电子应用技术，1999;25(11)