基于DSP芯片和视频A/D芯片实现图像采集卡的方案设计
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，都会使产生价格大幅度标升。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/数字器（adc），它利用了半闪速（semiflash architecture）结构。tlc5510用单5v电源供电，只消耗100mw的功率。它还有内部采样的保持电路，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。
存储器个有224k字可寻址存储空间、544字片内dram、4k字片内sra或32k字节内快闪存储器。
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clkout1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内部有数字输出缓冲，所以tlc5510的脚［d1：d8］gn 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is为逻辑控制，当a11为逻辑高，is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睛为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
lar ar4，#0300h ;使ar4指向0300h
mar *，ar4 ;把ar4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 #0fffh，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 ;读放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
inpt 1: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。
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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。
存储器个有224k字可寻址存储空间、544字片内dram、4k字片内sra或32k字节内快闪存储器。
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clkout1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内部有数字输出缓冲，所以tlc5510的脚［d1：d8］gn 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is为逻辑控制，当a11为逻辑高，is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睛为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
lar ar4，#0300h ;使ar4指向0300h
mar *，ar4 ;把ar4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 #0fffh，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 ;读放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
inpt 1:ret
inpt23:ret
timer:ret
uart:ret
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codrx:ret
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