淺析TMS320F206 DSP的圖像采集卡設(shè)計(jì)

摘 要： 提出了一種使用視頻A/D芯片TLC5510與低檔DSP芯片TMS320F206實(shí)現(xiàn)圖像采集的接口設(shè)計(jì)方案，同時(shí)給出了接口程序，為低檔DSP芯片提供了一條新的應(yīng)用途徑。

數(shù)字信號(hào)處理器DSP是數(shù)字信號(hào)處理理論與超大規(guī)模集成電路VLSI技術(shù)融合的結(jié)晶。目前DSP技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于通信、語(yǔ)音、圖像、航天航空、儀器儀表等領(lǐng)域，在推動(dòng)當(dāng)代信息處理數(shù)字化方面正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

在利用電話線傳輸視頻圖像這一低比特率多媒體通信領(lǐng)域中，如果選用圖像處理的專用芯片，如SAA7110、8×8 3104VCP以及LSI公司的專用芯片等，或者選用具有高速運(yùn)算性能的高檔DSP進(jìn)行圖像處理，都會(huì)使產(chǎn)品價(jià)格大幅度標(biāo)升。本文介紹的采用TI公司的低檔DSP芯片TMS320F206和視頻A/D芯片TLC5510的圖像采集卡，則為低比特率多媒體通信提供了一個(gè)廉價(jià)的解決方案。

1 TLC5510芯片和TMS320F206芯片簡(jiǎn)介

1.1 TLC5510簡(jiǎn)介

TLC5510是CMOS、8位、20MSPS模擬/字轉(zhuǎn)換器ADC，它利用了半閃速semiflash architerture結(jié)構(gòu)。TLC5510用單5V電源供電，只消耗100mW的功率。它還有內(nèi)部采樣和保持電路，高阻的并行輸出以及內(nèi)部基準(zhǔn)電阻。

與閃速轉(zhuǎn)換器flash converter相比，半閃速結(jié)構(gòu)減少了功率損耗和芯片尺寸。通過(guò)在2步過(guò)程2-step-process中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，可大大減少比較器的數(shù)目。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的等待時(shí)間為2.5個(gè)時(shí)鐘周期。

無(wú)需外部基準(zhǔn)電壓源和精密電阻，僅使用內(nèi)部基準(zhǔn)電阻和VDDA就可實(shí)現(xiàn)2V的滿量程轉(zhuǎn)換范圍。25℃時(shí)的線性度誤差為±0.75LSB，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的線性度誤差最大值是±1LSB。25℃時(shí)的差分線性度誤差為±0.5LSB，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的差分線性度誤差最大值是±0.75LSB。

1.2 TMS320F206簡(jiǎn)介

TMS320F206是TI公司推出的一種DSP芯片，它是基于TMS320C5x之上的高速定點(diǎn)數(shù)字處理芯片，具有改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)并行分離的程序和數(shù)據(jù)總線、高性能CPU及高效的指令集等特點(diǎn)。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、三個(gè)移位寄存器、八個(gè)16位輔助寄存器。

存儲(chǔ)器具有224K字可尋址存儲(chǔ)空間、544字片內(nèi)DRAM、4K字片內(nèi)SRAM或32K字片內(nèi)快閃存儲(chǔ)器。

指令速度為50ns、35ns及25ns單指令周期。

外圍電路有軟件可編程定時(shí)器、軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、片內(nèi)鎖相環(huán)時(shí)鐘發(fā)生器、同步和異步系列串口。

2 硬件接口電路設(shè)計(jì)

2.1 TLC5510前端電路設(shè)計(jì)

TLC5510前端電路如圖1所示。

在電路中，模擬電源VDDA和數(shù)字電源VDDD相互獨(dú)立。VDDA與數(shù)字地AGND之間及VDDD與模擬地DGND之間都用4.7μＦ電容、0.1μＦ電容和鐵氧磁環(huán)去耦和消除電源的紋波。AGND與DGND分開，以避免數(shù)字信號(hào)給模擬信號(hào)帶來(lái)噪聲。放大后的視頻信號(hào)直接加在TLC5510的19腳。TLC5510的時(shí)鐘信號(hào)由TMS320F206的時(shí)鐘信號(hào)輸出腳CLKOIU1提供。

2.2 TLC5510 與TMS320F206接口電路設(shè)計(jì)

TLC5510與TMS320F206接口電路圖如圖2所示。

TLC5510數(shù)字地與TMS320F206的地相連。因TLC5510內(nèi)部有數(shù)據(jù)輸出緩沖，所以TLC5510的腳？D1：D8？與TMS320F206腳？D0：D7？直接相連。TMS320F206的CLKOUTI腳通過(guò)一小電阻給TLC5510提供時(shí)鐘信號(hào)。TMS320F206管腳A11和為邏輯控制，當(dāng)A11為邏輯高，為邏輯低時(shí)，TMS320F206就可從TLC5510讀取采樣數(shù)據(jù)。

2.3 TMS320F206與計(jì)算機(jī)串口通信

存入TMS320F206的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)串口以9600 b/s的速率送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)存到緩存區(qū)，然后通過(guò)像素點(diǎn)與圖像轉(zhuǎn)換程序在顯示器上顯示出來(lái)。

3 接口程序設(shè)計(jì)

3.1程序常量的初始化

（1） 設(shè)采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的起始地址為0900h

（2） 設(shè)采樣數(shù)為1000h

（3） 設(shè)A/D地址為0800h

3.2 程序步驟

1 初始化TMS320F206

2 加載合適的ARn

3 選通TLC5510

4 讀取A/D轉(zhuǎn)換值

5 初始化UART

6 向UART 傳數(shù)

7 程序結(jié)束

3.3 具體程序

．title ″TLC5510 Interface″

．copy ″init.h″

．copy ″vector.h″

．text

ADC_Addr .set 0800h ；設(shè)置TLC5510的地址

Mem_pointer ．set 0900h ；設(shè)置采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的

起始地址

Count ．set 1000h ；設(shè)置采樣個(gè)數(shù)

start： lar ar2，#ADC_Addr

lar ar3，#Mem_pointer

lar ar4，#Count

？ 開始A/D轉(zhuǎn)換

ldp #6h ；設(shè)置頁(yè)面指針使其指向

50h×6=0300h處

splk #Count，0h ；把采樣個(gè)數(shù)放入0300h

Iar ar4，#0300h ；使AR4指向0300h

mar ？，ar4 ；把AR$設(shè)為當(dāng)前寄存器

rpt ？，ar3 ；設(shè)置RPTC寄存器后，把

AR3設(shè)為當(dāng)前寄存器

in ？+，ADC_Addr，ar4 ；讀入并存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換

結(jié)果

？通過(guò)UART向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)

？初始化UART口

clrc CNF ；把B0塊映射為數(shù)據(jù)空間

ldp #0h ；設(shè)置葉面指針使其指向0h處

setc INTM ；禁止所有中斷

splk #0ffffh，ifr ；清中斷

splk #0000h，60h

out 60h，wsgr ；設(shè)置零等待

splk #0c180h，61h ；把 UART口復(fù)位

out 61h，aspcr ；允許I/O中斷

splk #0e180h，61h

out 61h，aspcr ；打開I/O斷口

splk #4fffh，62h

out 62h，iosr ；禁止自動(dòng)波特率

splk #00082h，63h

out 63h， brd ；設(shè)置波特率為9600

splk #20h，imr ；允許UART中斷

lar ar3，#0900h ；恢復(fù) AR3

lar ar4，# Count-1 ；恢復(fù)AR4

mar ？，ar3 ；設(shè)置 AR3為當(dāng)前寄存器

clrc intm ；打開中斷

uart1： setc xf ；把xf置1，開始傳數(shù)

mar ？，ar3 ；把AR3設(shè)為當(dāng)前寄存器

out ？+，adtr ；傳出數(shù)據(jù)后，把AR3加1

wait： clrc xf ；關(guān)閉xf，停止傳數(shù)

mar ？，ar2 ；把AR3設(shè)為當(dāng)前寄存器

in ？，0fff6h ；讀入IOSR寄存器的狀態(tài)

bit ？，4 ；檢測(cè)第12位是否為0

bcnd cont，tc ；如果為0？等待直到IOSR

的第12位為1

b wait

skip： splk #0020h，ifr ；清中斷

clrc intm

mar ？，ar4 ；傳輸個(gè)數(shù)減1

banz uart1，ar3 ；未傳完，則跳到UART1， 傳下一個(gè)數(shù)

ret ；返回

inpt1： ret

inpt23： ret

timer： ret

uart： ret

codtx： ret

codrx： ret

．end

我們將TLC5510與TMS320F206的接口設(shè)計(jì)用于煤礦井下遠(yuǎn)程多媒體低比特率通信監(jiān)控系統(tǒng)中，已取得初步進(jìn)展， 這一應(yīng)用可以為TMS320F206用于圖像處理提供一種思路，從而為低比特率多媒體通信開辟一條廉價(jià)的途徑。

參考文獻(xiàn)

1 TMS320C2xx User‘s Guide． TI公司，1997

2 彭啟琮？李玉柏．DSP技術(shù)．成都：電子科技大學(xué)出版社，1999.10

3 趙慧民， 莊宏成．利用電話線傳輸視頻圖像的一種DSP應(yīng)用． 電子應(yīng)用技術(shù)，1999；25（11）

編輯：jq