基于TMS320F206 DSP的图像采集卡设计方案

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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，都会使产品价格大幅度标升。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/字转换器ADC，它利用了半闪速semiflash architerture结构。TLC5510用单5V电源供电，只消耗100mW的功率。它还有内部采样和保持电路，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。通过在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度误差最大值是±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。
存储器具有224K字可寻址存储空间、544字片内DRAM、4K字片内SRAM或32K字片内快闪存储器。
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CLKOIU1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内部有数据输出缓冲，所以TLC5510的脚D1：D8与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和为逻辑控制，当A11为逻辑高，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址为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
Iar ar4，#0300h ；使AR4指向0300h
mar ，ar4 ；把AR$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
初始化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 #0ffffh，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 ；读入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
inpt1： 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。