基于TMS320F206DSP的图像采集卡设计

    摘要：提出了一种使用视频A/D芯片TLC5510与低档DSP芯片TMS320F206实现图像采集的接口设计方案，同时给出了接口程序，为低档DSP芯片提供了一条新的应用途径。

    关键词：ADC DSP 接口设计 视频

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。