资料介绍
一、 引言
随着计算机的广泛使用,对输出的VGA信号进行实时监控、存储及传输的应用需求越来越迫切。本文基于Ti公司的TMS320DM355处理器(简称DM355)、AD公司的AD9883芯片,结合FPGA威廉希尔官方网站
,提出了一种支持分辨率较高、性能优良的视频信号采集和接口电路方案。
该系统对计算机输出的XGA(1024x768)信号进行实时采集、编码、传输,同时利用ADV7123芯片将VGA信号还原,在本地的显示器进行输出,主要应用于视频会议,视频教学系统中。由于VGA信号的采集涉及到AD9883[1] [2]芯片和FPGA中信号时序的转换,及DM355的视频处理前端(VPFE:Video Processing Front End)驱动的修改,比较复杂,本文将对此作重点阐述。
二、 系统整体设计
1. 方案选择
本文采用TI公司的达芬奇系列芯片TMS320DM355来实现,这一方案的优点在于:
1)DM355内部集成了ARM926EJ-S内核、协处理器(MJCP)、视频处理子系统及多种外设。ARM中移植嵌入式linux后可构成一个良好的基于网络的嵌入式产品开发平台,能方便的实现Web服务器的构建和功能的扩展。协处理器(MJCP)可实现对多媒体数据的编解码。
2)DM355是一款低功耗的芯片,待机功耗仅为1mW,其电池的使用寿命是当今业界相当的便携式产品的2倍。
3)DM355是TI公司的一款中低档芯片,在满足性能要求的同时,其价格与同类芯片相比也很有优势。因此,广泛应用于数码相机,IP摄像机,数码相片,医学成像及视频监控系统中。
DM355的视频处理子系统包括视频处理前端(VPFE)和视频处理后端(VPBE:Video Processing Back End),视频处理前端[3]用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息,由CCD控制器、硬件图像信号处理器、自动曝光/聚焦模块H3A和寄存器组成,支持的视频输入格式有如下三种:
1) RAW格式。
2) BT.656格式。
3) YUV格式。
其中,RAW格式对于每个像素点只存储RGB三原色中某一种颜色的值,在进行色彩还原时因插值运算会导致莫尔纹效应;BT.656格式支持的视频分辨率太低,因此,本系统的DM355处理器的视频处理前端采用YUV格式进行视频采集,须将VGA信号通过硬件电路转换为YUV信号格式。
2. 系统总体设计
图1所示为VGA视频采集系统框图。
图1 VGA视频采集系统框图
1)VGA输入模块。将RGBinterwetten与威廉的赔率体系
信号及行同步信号(Hsync)、场同步信号(Vsync)输入给A/D转换模块。由于该模块由模拟电路组成,易产生噪声,因此布线时接口器件应尽量靠近A/D转换芯片。
2)A/D转换模块。首先根据行、场同步信号确定采样的行频和场频,接着由行频和内部寄存器确定像素同步时钟,然后通过配置AD9883芯片内部的锁相环(PLL)产生同步时钟。该模块可将输入的VGA模拟信号转换为8bit×3路的数字视频信号,并通过一系列寄存器调整图像的采样效果。
3) FPGA转换控制模块。一方面FPGA通过I2C总线向AD9883的寄存器写入控制信息;另一方面将输入的RGB信号转换为DM355支持的YUV信号格式,将视频信号送给DM355的视频采集前端。
4)D/A输出显示模块。该模块采用ADV7123芯片将8bit×3路RGB数字信号还原为模拟信号,并结合行、场同步信号构成VGA信号,供本地计算机显示输出。
三、 系统硬件设计
1.VGA接口
VGA是一种D型接口,可传输VGA,SVGA,XGA,SXGA等图像格式。VGA接口共有15条线,分为3组:一是RGB三色模拟信号输入线;二是RGB三色地线,接地处理;三是时序信号线,分别是行同步信号线(Horizon Synchronizing,HS)和场同步信号线(Vertical Synchronizing,VS),这两条线控制了VGA的显示时序。
显示器采用逐行扫描的方式进行扫描,阴极射线枪发出的电子束打在涂有荧光粉的屏幕上,产生RGB三基色,由此合成一个彩色图像。VGA显示可分为行扫描和场扫描,从屏幕左上方开始扫描,从左到右,由上至下。每行扫描结束时,用行同步信号进行行同步;当整个屏幕的所有行扫描结束后,用场同步信号进行场同步,如图2所示。在扫描过程中,CRT对电子束进行消隐控制,在消隐过程中不发送电子束。在每行结束后,电子枪回扫的过程进行行消隐;在每场结束后,电子枪回扫的过程进行场消隐,整个屏幕变黑,光栅在这段内重新回到屏幕的左上角,开始下一帧图像的扫描。
图2 VGA扫描时序
2. A/D转换模块
本系统的A/D转换器采用AD9883,该芯片专门用于采集模拟R,G,B信号,将其数字化显示或作为中间转换器件使用。该芯片具有采样精度为8bit×3路通道,最高采样率为140MSPS/s,300MB的模拟带宽,支持最高分辨率为SXGA(1280x1024),刷新率为75Hz的视频信号。基于AD9883的电路可为高清电视提供良好的接口,或作为高性能视频设备的前端扫描转换器,它的内部结构如图3所示,主要包括A/D转换电路、时钟产生电路、同步信号产生电路、I2C总线接口四个部分。
图3 AD9883的内部结构图
AD9883内部的寄存器通过I2C总线完全可编程,芯片按照寄存器设定的模式进行工作。如AD9883支持多种VGA格式,但不能自动检测实现自适应,需要通过I2C接口进行寄存器配置,指定芯片采集的视频格式。
经AD9883转换后,数字视频信号输出的时序如图4所示。在数据输出时钟DATACK的下降沿对应信号的采样及量化,量化的数据在时钟上升沿稳定的输出;接口电路可在DATACK的上升沿准确地锁存图像数据,从而实现数字化图像的采集。值得注意的是,AD9883有一个数据输出通道,在输出数据有效之前必须清空通道,从而导致每行输出有效数据之前将输出4组无效的数据,可通过行同步信号HSOUT避免输出这些无效数据。
图4 AD9883数据输出时序图
3.FPGA设计
本系统采用EP1C3T144C8将输入的数字化的RGB信号转换为YUV信号,送给DM355的视频采集前端。FPGA以AD9883输出的像素时钟PCLK作为全局同步时钟。
RGB和YUV是两种常用的色彩空间。RGB色彩空间是采用R,G,B三个色彩分量来表示一个像素,常见的RGB格式有RGB565、RGB555、RGB24,本文中AD9883转换输出的数据格式为RGB24,即每个像素用24位表示,RGB分量各使用8位。
YUV色彩空间是视频传输中常采用的一种方法,其特点为亮度信号与色差信号分离。Y表示亮度信息,U表示蓝色色差(即蓝色信号与亮度信号的差值),V表示红色色差(即红色信号与亮度信号的差值)。常见的YUV格式有YUV 4:4:4,YUV4:2:2,YUV4:2:0,本系统中DM355的视频处理前端接收的采集信号格式为YUV4:2:2。该格式为每个像素保留Y分量,而UV分量在水平方向上每两个像素采样一次,在图像数据流中,YUV分量排列如下:Y0 U0 Y1 V0 Y2 U1 Y3 V1 Y4 U2 Y5 V2 … …
下载该资料的人也在下载
下载该资料的人还在阅读
更多 >
- 带VGA视频输出的Arduino视频游戏
- 插销升降系统的总体设计 2次下载
- LDMOS总体性能资料下载
- PCB外观检查机系统的总体结构资料下载
- 32位CPU中执行单元总体结构资料下载
- 如何使用ARM和WINCE进行USB视频采集与传输系统的设计 7次下载
- 如何使用FPGA设计一个视频实时采集系统的资料免费下载 7次下载
- 视频采集系统研究和远程天气新闻采集系统的开发与设计详细中文资料 2次下载
- 单元货格式立体仓库的总体设计 3次下载
- 某大型机电设备模拟训练系统总体设计 42次下载
- 基于近似威廉希尔官方网站 的导弹总体设计优化系统研究
- 基于视频服务器的视频监控系统的设计
- JS6900型豪华客车总体设计
- 油田聚合物配制站监控系统的总体设计
- 网站总体设计教程,下载 0次下载
- VGA接口驱动设计 926次阅读
- 聊一聊MES数据采集系统需求分析和总体设计 980次阅读
- 基于FPGA+SRAM实现超声视频图像采集系统的设计 3007次阅读
- TI达芬奇系列芯片DM368在视频前端信号采集中的应用分析 5301次阅读
- 利用可编程逻辑控制器CPLD实现数据采集系统的总体设计 1415次阅读
- 采用FPGA与嵌入式CPU大容量数据存储实现航空视频采集记录系统设计 988次阅读
- 基于USB接口的数据采集系统总体结构解析 2635次阅读
- 基于Halcon图像处理的太阳能硅片表面缺陷检测系统的总体设计方案 6484次阅读
- 自动化立体仓库的设计要点概括 6616次阅读
- VGA、HDMI、DP和DVI这些视频接口你了解吗 1.7w次阅读
- 基于FPGA威廉希尔官方网站 的红外实时采集系统设计 2425次阅读
- 基于Zedboard FPGA的VGA图像信号采集系统的设计 2253次阅读
- 基于FPGA实现VGA的彩色图片显示 4263次阅读
- 基于DSP的视频采集系统仿真设计 2111次阅读
- 基于ARM的嵌入式无线视频采集系统设计 1810次阅读
下载排行
本周
- 1使用单片机实现七人表决器的程序和仿真资料免费下载
- 2.96 MB | 44次下载 | 免费
- 2Keysight B1500A 半导体器件分析仪用户手册、说明书 (中文)
- 19.00 MB | 4次下载 | 免费
- 3台达VFD-M系列变频器驱动板原厂原理图
- 0.17 MB | 2次下载 | 免费
- 4Keysight B1500A半导体器件分析仪自学培训教程
- 19.00 MB | 2次下载 | 5 积分
- 5联想E46L DAOLL6笔记本电脑图纸
- 1.10 MB | 2次下载 | 5 积分
- 6MATLAB绘图合集
- 27.12 MB | 2次下载 | 5 积分
- 7UCC38C42 30W同步降压转换器参考设计
- 428.07KB | 1次下载 | 免费
- 8模态分解合集matlab代码
- 3.03 MB | 1次下载 | 2 积分
本月
- 1使用单片机实现七人表决器的程序和仿真资料免费下载
- 2.96 MB | 44次下载 | 免费
- 2UC3842/3/4/5电源管理芯片中文手册
- 1.75 MB | 15次下载 | 免费
- 3DMT0660数字万用表产品说明书
- 0.70 MB | 13次下载 | 免费
- 4ST7789V2单芯片控制器/驱动器英文手册
- 3.07 MB | 11次下载 | 1 积分
- 5TPS54202H降压转换器评估模块用户指南
- 1.02MB | 8次下载 | 免费
- 6STM32F101x8/STM32F101xB手册
- 1.69 MB | 8次下载 | 1 积分
- 7LLC 电路基本原理分析及公式推导
- 551.94 KB | 6次下载 | 免费
- 8HY12P65/HY12P66数字万用表芯片规格书
- 0.69 MB | 6次下载 | 免费
总榜
- 1matlab软件下载入口
- 未知 | 935119次下载 | 10 积分
- 2开源硬件-PMP21529.1-4 开关降压/升压双向直流/直流转换器 PCB layout 设计
- 1.48MB | 420061次下载 | 10 积分
- 3Altium DXP2002下载入口
- 未知 | 233084次下载 | 10 积分
- 4电路仿真软件multisim 10.0免费下载
- 340992 | 191367次下载 | 10 积分
- 5十天学会AVR单片机与C语言视频教程 下载
- 158M | 183335次下载 | 10 积分
- 6labview8.5下载
- 未知 | 81581次下载 | 10 积分
- 7Keil工具MDK-Arm免费下载
- 0.02 MB | 73807次下载 | 10 积分
- 8LabVIEW 8.6下载
- 未知 | 65987次下载 | 10 积分
评论
查看更多