- 基于視頻解碼芯片與CPLD的實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.2 乒乓緩存控制原理
　　
“乒乓操作”是一個(gè)常常應(yīng)用于數(shù)據(jù)流控制的處理技巧。典型的乒乓操作方法如圖3所示。乒乓操作的處理流程如下：輸入數(shù)據(jù)流通過(guò)“輸入數(shù)據(jù)選擇單元”(在本采集系統(tǒng)中,CPLD內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)完成此數(shù)據(jù)選擇功能),等時(shí)地將數(shù)據(jù)流分配到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)SRAM A和SRAM B中。在第一場(chǎng)的時(shí)間,將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到SRAM A。在第二場(chǎng)的時(shí)間,通過(guò)“輸入數(shù)據(jù)選擇單元”的切換,將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到SRAM B,與此同時(shí),將SRAM A的數(shù)據(jù)(第一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)),通過(guò)“輸出數(shù)據(jù)選擇單元”的選擇,送到“數(shù)據(jù)流運(yùn)算處理模塊”(DSP)運(yùn)算處理。在第三個(gè)緩沖周期,通過(guò)“輸入數(shù)據(jù)選擇單元”的再次切換,將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到SRAM A,與此同時(shí),將SRAM B的數(shù)據(jù)(第二場(chǎng)圖像數(shù)據(jù))通過(guò)“輸出數(shù)據(jù)選擇單元”的切換,送到“數(shù)據(jù)流運(yùn)算處理模塊”運(yùn)算處理。如此循環(huán),周而復(fù)始。

　　
乒乓操作的最大特點(diǎn)是通過(guò)“輸入數(shù)據(jù)選擇單元”和“輸出數(shù)據(jù)選擇單元”,按節(jié)拍、相互配合地切換,將經(jīng)過(guò)緩沖的數(shù)據(jù)流不停頓地送到“數(shù)據(jù)流運(yùn)算處理模塊”,進(jìn)行運(yùn)算及處理。把乒乓操作模塊當(dāng)作一個(gè)整體,此模塊兩端的輸入數(shù)據(jù)流與輸出數(shù)據(jù)流均是連續(xù)不斷的,沒(méi)有任何停頓,因此非常適合進(jìn)行流水線式處理,完成數(shù)據(jù)的無(wú)縫緩沖與處理。

3.3 CPLD的設(shè)計(jì)

3.3.1 數(shù)據(jù)緩存
　　
將數(shù)據(jù)保存到SRAM,需在采樣的同時(shí)產(chǎn)生地址。每塊SRAM的地址線都有兩組,一組由CPLD給出,一組由DSP給出。為了解決共用存儲(chǔ)器時(shí)的資源沖突問(wèn)題,需控制DSP和SRAM、CPLD和SRAM之間的通斷[3]。CPLD通過(guò)提供總線隔離器的控制信號(hào),在CPLD對(duì)SRAM A操作時(shí)就將CPLD到SRAM B的地址線、數(shù)據(jù)線、片選信號(hào)都置高阻,設(shè)置隔離器使DSP與SRAM B導(dǎo)通,而與SRAM A斷開,此時(shí)DSP可以讀取SRAM B,反之亦然。實(shí)際上,SRAM的數(shù)據(jù)線也有兩組,其工作方式和地址線一樣。為了給DSP以充裕的時(shí)間讀取RAM中的數(shù)據(jù),還要控制將每場(chǎng)圖像存人不同的RAM,使兩片SRAM以乒乓方式工作。設(shè)計(jì)中選用了ISSI公司的IS61LV5128,容量為512KB。

3.3.2 接口
　　
CPLD的主要外圍接口如下：(1)輸入部分。圖像數(shù)據(jù)lPD[7:0]、時(shí)鐘LCLK、場(chǎng)同步VREF、行同步HREF、復(fù)位RES。(2)輸出部分。圖像數(shù)據(jù)IP01[7：0]和IP02[7：O],片選信號(hào)eel、ce2,寫使能wel、we2,地址addl[18：0]、add2[18：O],總線隔離器的開關(guān)信號(hào)f1、f2,DSP中斷信號(hào)dspint(這里沒(méi)有設(shè)置SRAM的0E信號(hào),因?yàn)镃PLD只需要將數(shù)據(jù)寫入SRAM,不需要從SRAM中讀數(shù)據(jù))。

3.3.3 VHDL實(shí)現(xiàn)
　　
設(shè)計(jì)中采用VHDL對(duì)CPLD進(jìn)行邏輯實(shí)現(xiàn)。程序中“乒乓”控制部分代碼如下：

　　
本文設(shè)計(jì)了一套基于視頻解碼芯片SAA7114H與CPLD的實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng),其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,系統(tǒng)穩(wěn)定,完全滿足基于DSP的活動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的需要,具有很強(qiáng)的實(shí)用性,稍加改動(dòng)即可用于其他場(chǎng)合,如監(jiān)控系統(tǒng)等。
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