劉 莉

（遼寧科技大學(xué)，遼寧 鞍山 114044）

圖像采集系統(tǒng)在日常生活、軍事、工業(yè)生產(chǎn)、科研中的作用越來(lái)越大.而紙幣清分、目標(biāo)跟蹤、干線交通監(jiān)視等應(yīng)用也極大地促進(jìn)了實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)的發(fā)展。TMS320系列為代表的高性能DSP在實(shí)時(shí)圖像處理中也獲得了廣泛應(yīng)用[1]，由于圖像處理的數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)處理相關(guān)性高,并且具有嚴(yán)格的幀、場(chǎng)時(shí)間限制,如果能通過對(duì)DSP和CPLD進(jìn)行軟件編程來(lái)控制數(shù)據(jù)采集頻率，充分發(fā)揮其性能就成為提高整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。本文介紹的是基于TMS320DM642的一種圖像采集方法[2]。

1 硬件設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)

紙幣圖像識(shí)別需要依賴于一個(gè)穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性高、抗干擾能力強(qiáng)的硬件系統(tǒng)，這樣才能夠減輕識(shí)別算法的負(fù)擔(dān)，更好的實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的性能。紙幣圖像識(shí)別的整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1：

從圖中可以看到：接口電路以上的部分為紙幣圖像識(shí)別系統(tǒng)，以下部分為主控部分。紙幣圖像采集系統(tǒng)又分成圖像采集和DSP其它外設(shè)模塊部分。其中圖像采集包括光源、CIS傳感器、偏值電路、放大電路、A/D變換、CPLD，它所實(shí)現(xiàn)的功能是將紙幣通過傳感器。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

采樣、量化后將數(shù)據(jù)傳給DSP的VPort接口。DSP的其它模塊包括EMIF接口上的FLASH和SDRAM，用來(lái)實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；I2C接口上的EEPROM，用來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的存儲(chǔ)；McBSP接口與UART通信，這樣可以與PC機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；EMU接口在開發(fā)過程中實(shí)現(xiàn)了在線仿真、調(diào)試功能。

2 圖像采集系統(tǒng)工作原理

圖2給出了圖像采集接線圖,通過CIS圖像傳感器采集出物體模擬圖像信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將放大的模擬信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9822轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào),送入CPLD緩存，最后通過EDMA通道輸入到DSP的RAM中，在DSP中進(jìn)行圖像處理和識(shí)別[3]。

CPLD是圖像采集的核心，它控制了整個(gè)采集過程的時(shí)序。當(dāng)主機(jī)檢測(cè)到物體后會(huì)向CPLD發(fā)送一個(gè)幀同步信號(hào)SYN，在此同時(shí)物體會(huì)在傳感器的垂直方向上發(fā)生移動(dòng)，主機(jī)檢測(cè)到這個(gè)移動(dòng)量并發(fā)送給CPLD[4]，這個(gè)信號(hào)就為物體的行同步PLU。

根據(jù)控制相應(yīng)管腳的低電平來(lái)控制光源。SP為CIS傳感器的行同步信號(hào)，CP為每個(gè)像素的時(shí)鐘同步，SIG是采樣后的模擬量輸出。每當(dāng)SP發(fā)生從高到低的變化，CIS傳感器會(huì)檢測(cè)到這個(gè)變化，重新計(jì)算CP的個(gè)數(shù)，每收到一個(gè)CP時(shí)鐘信號(hào)，就會(huì)把相應(yīng)的傳感器件采樣得到的電平通過SIG管腳發(fā)送出去。

實(shí)際應(yīng)用中，我們選用AD9822作為 CIS圖像傳感器進(jìn)行信號(hào)處理的A/D變換芯片。采用三通道運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)換頻率可以達(dá)到15MSPS。DSP在上電后初始化期間需要來(lái)配置A/D變換器來(lái)選擇工作模式，對(duì)AD9822內(nèi)部寄存器配置采用3線制串行通信接口,當(dāng)CPLD檢測(cè)到了SYN信號(hào)后準(zhǔn)備進(jìn)行圖像采集工作，當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)PLU信號(hào)開始采集，通過正確控制CIS傳感器的SP、CP的時(shí)序可以輸出每一個(gè)像素的模擬量SIG，然后再正確控制A/D變換器的CLK、ADCK就可以輸出實(shí)際像素的數(shù)字量用8位數(shù)據(jù)線輸出為D0-D7，最后控制DSP的VPort接口的VCTL、VCLK時(shí)序，把數(shù)據(jù)讀到了DSP內(nèi)部[5-6]。

圖2 圖像采集接線圖

3 總結(jié)

本文通過分析TMS320DM642和AD9822工作的特點(diǎn)，提出了一種新的數(shù)據(jù)采集時(shí)序設(shè)計(jì)，從而針對(duì)不同的信號(hào)能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)DSP和CPLD進(jìn)行軟件編程來(lái)控制數(shù)據(jù)采集頻率，提高了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)應(yīng)該在干線交通監(jiān)視方面取得了良好的效果。本文作者創(chuàng)新點(diǎn):本文首先分析了AD工作的時(shí)序，通過對(duì)DSP和CPLD進(jìn)行軟件編程來(lái)控制AD9822的采集速度，從而達(dá)到可以根據(jù)實(shí)際情況靈活地改變AD9822的數(shù)據(jù)采集頻率,提出了一種新的數(shù)據(jù)采集時(shí)序設(shè)計(jì)。

[1]江思敏,劉暢.TMS320C6000DSP應(yīng)用開發(fā)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2]何蘇勤.DSP技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社,2002,3.

[3]王水波,宋煥生,王國(guó)強(qiáng),郭亞,鄭輝.一種用于車輛測(cè)速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程,2008,34(17):245-247.

[4]儲(chǔ)茂祥.一種紙幣識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].北京:電子技術(shù)應(yīng)用,2004,12:61-62.

[5]劉慧英.基于TMS320DM642圖像采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電一體化，2008,2:78-80.

[6]DSP生產(chǎn)商 TI公司提供的TMS320系列資料[Z].2003,7.