引言

在以DSP為核心的視頻處理系統中，視頻采集的方法通常可以分為兩大類：自動的視頻采集和基于DSP的視頻采集。前者通常采用CPLD/FPGA控制視頻解碼芯片，通過FIFO或者雙口RAM向DSP傳送數據，特點是數據采集模塊獨立運行，占用DSP資源少，但實現相對復雜，成本偏高；后者通常由DSP控制視頻解碼芯片并同步各種時序，將視頻數據讀入。其特點是實現相對簡單，成本有所降低，但對視頻解碼芯片的控制較為復雜，占用DSP處理時間。

如果通過適當的邏輯電路讓數字圖像傳感器芯片直接接入DSP，則可省去視頻控制解碼芯片、CPLD/FPGA、FIFO或雙口RAM，在不增加DSP軟件開銷的情況下，大大降低系統的復雜程度和成本，縮短開發周期。

硬件系統設計

系統總體結構
系統結構框圖如圖1所示。DSP采用TI公司發布的C6000系列高速浮點型信號處理器TMS320C6713，其峰值處理速度達1350MFLOPS(百萬次浮點每秒)。其外部存儲器接口EMIF(External Memory Interface)包括4個CE空間，其中CE0被配置為16位同步空間，接SDRAM；CE1為16位異步空間，接Flash；CE2為16位異步空間，經過地址譯碼和總線緩沖將數字圖像傳感器OV7620接入；CE3為8位異步空間，經過數據鎖存和總線隔離將LCD顯示模塊接入。

圖1　DSP視頻采集處理系統總體結構框圖

OV7620的配置和硬件連接
OV7620是OmniVision公司生產的CMOS彩色/黑白圖像傳感器，在本系統中被配置為16位逐行掃描QVGA方式，RGB原始數據輸出，分辨率為320×240，SCCB總線，內部默認的行曝光方式；同時使能HREF信號對PCLK進行門控，即只有當HREF有效時像素時鐘信號才被輸出到PCLK引腳上，否則該引腳保持無效。這樣EDMA可以始終處在使能狀態，從而簡化采集過程。

圖2　OV7620與DSP的硬件連接框圖

OV7620與DSP的硬件連接框圖如圖2所示。在對OV7620復位結束后，DSP通過GPIO模擬SCCB總線完成對OV7620內部功能寄存器的配置，之后數幀內圖像數據和同步信號將逐漸穩定。Y通道和U/V通道在分別經過74HC244總線緩沖器之后接入EMIF低16位數據總線。CE2與地址線EA20、EA21經過譯碼產生2片74HC244的選通信號，此時OV7620的讀地址為0xA0000000。

EDMA數據采集
在16位逐行掃描方式中，圖像的每行RGB原始數據均被OV7620先后輸出兩次，因此，只須讀取其偶數次HREF信號對應的數據即可獲得整個圖像信息。這樣可以減少圖像采集所占用的存儲空間和總線資源。

OV7620同步和控制信號與GPIO的對應關系如表1所列。

表1　OV7620同步和控制信號與GPIO的對應關系

本系統采用EDMA的第12個通道(EDMA12)進行圖像數據采集。該通道被配置為16位一維傳輸方式，中斷禁止，PCLK的上升沿觸發EDMA12搬移一個16位數據存入到SDRAM中，每次EDMA任務搬移一個HREF(320個16位)的圖像數據。幀同步信號VSYNC上升沿觸發DSP中斷，對EDMA通道進行初始化，使能水平參考信號HREF中斷并關閉EDMA通道(放棄第1個HREF的數據)，開始一幀的數據傳輸。HREF下降沿觸發DSP產生中斷，標志OV7620一次HREF數據輸出的結束。如果接下來一次HREF數據需要被讀入，則中斷服務程序會對EDMA12參數進行修正，使能EDMA12通道，開始下一行數據的傳輸；否則，就禁止EDMA12，放棄下一次HREF數據。每接收1幀圖像數據共產生240次HREF中斷和120次EDMA數據傳輸。以下是OV7620數據采集的部分源代碼：

interruptvoidINT6_EXT6(void){
/*VSYNCGPIO6幀同步中斷*/
EDMA_OpenCha(PCLK_EDMA_CHANL)；
/*打開EDMA通道，準備OV7620數據搬移*/
EER&=～(1< /*關EDMA使能，放棄第1個HREF的數據*/
ICR=HREF_INT_CHANL；
/*清HREF(GPIO7)INT7中斷標志*/
IER|=HREF_INT_CHANL；
/*使能HREF(GPIO7)INT7中斷*/
}
interruptvoidINT7_EXT7(void){
/*HREFGPIO7水平參考中斷*/
if(!HREF_Data_Switch){
HREF_Data_Switch=TRUE；
/*接下來的HREF數據有效*/
(*(EDMA_PARAM_POINTER+PCLK_EDMA_
CHANL)).CNT=IMAGESIZE_WIDTH；
/*修正EDMA傳輸參數計數值*/
ECR|=1< /*清上周期遺留的PCLK觸發事件*/
EER|=1< /*使能EDMA，開始讀下一行數據*/
}
else{
HREF_Data_Switch=FALSE；
/*接下來的HREF數據無效*/
EER&=～(1< /*禁止EDMA，接下來HREF數據不讀*/
}
}