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基于 DSP 芯片的图像采集卡设计

(信息工程学院电子信息专业孙轶群)
(学号:2000132119)

内容摘要:本文提出了一款基于 TI 公司性价比高的 DSP 芯片 TMS320VC5402 的图像
采集卡。整个图像采集卡包括图像采集模块和图像传输模块。其中,图像采集模块使用
OV7620 CMOS 图像传感器把图像转换成数字信号,并由 DSP 芯片控制存储到 SRAM 中;
传输模块通过串行接口图像数据传输给 PC。同时在 PC 上设计一个图像接收显示系统,用
于从串口接收图像采集卡传输过来的图像数据并显示出来,最后以 bmp 格式的文件保存在
PC 上。
关键词:图像采集,DSP,图像传感器,串口控制器
教师点评:采用高性能通用 DSP 来实现图像采集接口的设计,具有很强的可扩展性以
及后处理能力。本文的设计设计方案合理、完整,具有一定的参考价值。(点评教师:纪震教
授)

引言
图像采集的方式很多,但主要分为两大类,一类是自动图像采集,采用专用图像采集芯
片,可以自动完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新,除了要对采集模式
进行设定外,处理器不参与采集过程。另一类则是基于处理器的图像采集,采用通用 A/D
转换芯片把图像转成数字信号,由处理器控制采集和处理数据,不能完成自动采集,这种方
法对处理器的速度要求比较高。本文提出一款基于 DSP 硬件体系架构的图像采集卡设计。
DSP 芯片使用 TI 的 TMS320VC5402,它具有价格低、速度快(最快可达 100MIPS)、功能强
和功耗低等优点。使用改进的哈佛结构,数据空间与程序空间相互独立,有完善的指令系统,
可以满足图像采集的基本要求。下面着重讨论基于该芯片的系统设计。

一、图像采集卡的总体框架
整个图像采集卡的设计框架如图 1 所示。
1
Y0~Y7 D0~D7 SRAM
FIFO IS61LV15616
IDT72V04
RS232
CMOS DSP 异步串口控制器 PC
MAX3232
OV7620 VC5402 TL16C550
CPLD Flash Rom
XL95144 SST39VF400A

图 1 图像采集卡的设计方案
该系统主要是由 OV7620 CMOS 图像传感器、FIFO、CPLD、异步串口控制器 TL16C550、
SRAM 和 Flash 等硬件组成。CMOS 从外界采集图像信号,由 DSP 控制保存在 SRAM 中,并通过
RS232 传输到 PC 机,在 PC 上显示图像,同时以位图形式保存起来。
二、接口设计方案
1. 图像接口设计方案
OV7620 是 OmniVision 公司出品的一款高度集成的高分辨率(640×480)隔行/逐行扫
描 CMOS 彩色/黑白图像传感器芯片。采集图像是利用 OV7620 的缺省工作模式,即缺省 OV7620
工作在单芯片模式,输出象素为 640×480。把 OV7620 作为 DSP 的一个并行 I/O 挂在数据总
线上,其 I/O 端口地址是 0x8000。OV7620 的主时钟为 27MHz,内置 A/D 转换的频率为主时
钟的一半,即 13