基于DSP的以太網工業級圖像傳輸系統

劉千　劉勝榮　王天正　李恒

摘要：為給車牌識別等圖像處理算法提供一個平臺，用TI的TMS320DM643芯片和索尼ICX424AL芯片設計以DM643為處理器的圖像采集系統并通過以太網將圖像傳到PC上位機上。用CCS3.3仿真，實現了圖像采集，達到預期要求。

關鍵詞：DM643;圖像采集;以太網

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0077-02

0 引言

隨著社會對智能化的需求，產生各種圖像處理算法并應用于各個領域。本文從系統硬件和軟件設計進行論述。為保證高速率低功耗地采集，處理，傳輸圖像，利用DM643的VP1和以太網模塊來采集和發送圖像，圖像傳輸速率可達每秒30幀。

1 系統概述

本系統的結構圖如圖1所示，本系統包括由CCD感光芯片和AD9995A/D芯片組成攝像頭部分和由DM643，SDRAM，FLASH，EMAC，電源模塊和51MCU組成核心板部分。

2 系統硬件設計

2.1 系統硬件總體設計

系統硬件框圖如圖2所示，本系統以DM643為核心，將系統硬件結構分為電源，以太網，視頻采集，DSP部分。

2.2 TMS320DM643簡介

DM643是TI的一款有數字視頻以及音頻輸入，輸出接口，以太網接口等片上外設的用于數字多媒體的DSP。

2.3 視頻采集模塊

CCD將光信號轉換為電量，但DSP不能直接處理模擬量，它需要AD9995為其提供時序和A/D轉換。AD9995具有一個完整的模擬量采集端與A /D轉換，結合功能齊全的可編程時序發生器并且該定時發生器能夠同時支持4相和6相垂直時鐘。定時發生器提供所有必要的CCD時鐘。操作程序使用三線串行接口。

51單片機用4個引腳YSNC，SCK，SDI，SL初始化AD9995。AD9995還需要將H1，H2引腳接到水平驅動芯片SN74LVC 4245APWR的B1，B2引腳上從而將水平驅動信號升到5V與CCD引腳相連同時還要將AD9995芯片上的垂直驅動信號V1，V2，V3和轉移門控制信號VSG1，VSG2接到垂直驅動CXD3400N芯片上從而輸出CCD所需的三電平垂直驅動信號。

DM643具有兩個圖像采集端口，每個端口都可以配置為捕獲模式或者視頻顯示模式。每個視頻端口由兩個時鐘信號輸入端口和三個控制信號輸入端口的共20位引腳組成。本系統選擇16位原始數據捕獲模式。將AD9995轉換后的數據通過VP1輸入到FIFO中。同時AD9995輸出控制信號（V5）接到VP1的控制信號輸入口，AD9995輸出時鐘信號（DCLK）接到VP1的時鐘信號輸入口。

2.4 以太網模塊

DM643的網絡接口由EMAC和MDIO組成，用于支持PHY與DSP的連接。網絡接口支持能夠和符合IEEE 802.3協議的設備相連，所以用和其網絡端口吻合的BCM5221芯片作為網絡傳輸物理層的收發芯片。

3 系統軟件設計

系統程序框圖如圖3所示。

3.1 AD9995配置

利用單片機的SDI，SCK，SL三個引腳向AD9995內部寄存器寫數據，用SYCN引腳更新寄存器狀態，所以在單片機上引出4根引腳配置AD9995。

3.2 圖像采集配置

視頻采集配置為16位原始圖像采集模式時，當CAPEN引腳信號有效時，根據輸入時鐘信號SCLK（AD9995芯片上的V5引腳）來進行圖像采集。一幅圖像為692*504個像素點，每當FIFO緩沖區中有692個像素時（一行圖像）觸發一次EDMA傳送，采完一幅圖像時產生一次EDMA中斷，進行奇偶場切換。

3.3 EDMA配置

DM643具有增強型DMA，與DMA相比EDMA提供了幾種增強功能，包括64個通道，優先級可編程功能及連接數據傳輸功能等。

3.4 EMAC配置

本系統通過UDP協議來進行圖像傳輸，UDP報文又分為UDP報頭和UDP數據段兩部分，其中UDP包頭中包括源端口，目的端口，報文長度以及校驗位等信息。在OSI模型中，UDP處于IP協議層之上。應用程序訪問UDP層并利用攜帶了CCD的IP和PC機的IP信息的IP層去傳送數據，而UDP層含有源端口和目的端口信息。最終將圖像送到PC上位機中。

4 測試及其結果

通過CCS3.3仿真，將圖像送到上位機顯示，測試結果如圖4所示，圖像清晰，可靠。

5 結語

本文設計一種基于DM643的圖像采集傳輸系統，從硬件和軟件方面完概述系統設計。綜上，本系統功耗低，采集速率高，適合圖像處理。

參考文獻

[1] 徐永輝，楊京禮，林連雷.TMS320DM642DSP原理與應用實踐[M].電子工業出版社，2012.

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[3] 劉好勝.雙目面陣CCD高溫比色測溫算法研究與系統實現[D].東北大學，2004.

Industrial Ethernet Image Transmission System Based on DSP

LIU Qian， LIU Sheng-rong， WANG Tian-zheng， LI Heng

（Qingdao Technological University，Qingdao Shandong? 266520）

Abstract：In order to provide a suitable platform for image recognition algorithms such as license plate recognition， TI's TMS320DM643 chip and Sony's ICX424AL chip are used to design an image acquisition system with DM643 as the processor and transmit the image to the PC host computer via Ethernet. With CCS3.3 simulation， image acquisition was achieved to meet the expected requirements.

Key words：DM643; image acquisition; ethernet