CPLD在DSP多分辨率圖像采集系統中的應用

　　3.2 總線(xiàn)邏輯切換設計

　　在前面提到了CPLD和DSP之間的總線(xiàn)切換管理是設計中的難點(diǎn)，在數據采集過(guò)程CPLD必須掌握總線(xiàn)控制權，切換到數據處理過(guò)程DSP必須掌握總線(xiàn)控制權。為了解決這個(gè)無(wú)縫切換問(wèn)題，這里充分利用DSP的保持請求信號nHOLD和保持響應信號nHOLDA來(lái)協(xié)調總線(xiàn)切換[3]。

　　通過(guò)置DSP的XF引腳為低電平，告訴CPLD開(kāi)始控制SAA7111A進(jìn)行圖像采集。在DSP_XF連接到CPLD為高電平（DSP_XF初始狀態(tài)應該為低電平）時(shí)，CPLD產(chǎn)生DSP_ HOLD總線(xiàn)請求切換信號，該信號連接到DSP的nHOLD引腳請求DSP進(jìn)入保持狀態(tài)，在3個(gè)機器周期后DSP做出響應：產(chǎn)生nHOLDA低電平信號到CPLD，而且外部數據總線(xiàn)、外部地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)都變成高阻態(tài)。此時(shí)DSP進(jìn)入保持狀態(tài)，CPLD控制各總線(xiàn)操作；當一幀圖像采集、存儲完成后CPLD產(chǎn)生nINT中斷信號通知DSP開(kāi)始處理處理數據，同時(shí)并置高DSP_ HOLD引腳使得DSP的nHOLD腳也置高，并通過(guò)對CPLD編程將CPLD與SRAM連接的各個(gè)外部數據總線(xiàn)、外部地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)都置成高阻態(tài)，而在nHOLD置高3個(gè)機器周期后DSP外部數據總線(xiàn)、外部地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)都脫離高阻態(tài)，DSP進(jìn)入正常工作狀態(tài)，DSP置XF腳為高電平，收回總線(xiàn)控制權進(jìn)行數據處理；

　　當DSP將處理后的一幀數據傳輸到上位機完成后，再次置低XF腳告訴CPLD可以開(kāi)始采集下一幀了，CPLD產(chǎn)生DSP_ HOLD使DSP進(jìn)入保持狀態(tài)，外部數據總線(xiàn)、外部地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)又都變成高阻態(tài)，CPLD掌握總線(xiàn)控制權。如此往復下去即可以解決DSP與圖像采集模塊的總線(xiàn)沖突問(wèn)題，正確的切換總線(xiàn)邏輯保證了可以循環(huán)采集圖像進(jìn)行處理。

　　3.3 CPLD邏輯功能仿真驗證

　　通過(guò)利用CPLD控制視頻A/D芯片SAA7111A的圖像采集過(guò)程，并利用SAA7111A的輸出狀態(tài)信號來(lái)控制CPLD實(shí)現圖像數據儲存、時(shí)序控制、地址譯碼等功能。這樣很好地協(xié)調了行、場(chǎng)參考及同步信號、像素時(shí)鐘、SRAM讀寫(xiě)信號和DSP控制信號之間的時(shí)序關(guān)系，保證了對SRAM讀寫(xiě)操作時(shí)各信號的時(shí)序配合，很好的解決了行、場(chǎng)延時(shí)問(wèn)題，使圖像分辨率從720×625過(guò)渡到640×480，并且正確生成SRAM寫(xiě)地址，DSP中斷信號以及總線(xiàn)切換信號的產(chǎn)生。

　　由于篇幅有限，故沒(méi)有列出VHDL具體代碼，現只給出仿真結果。仿真結果如下所示：

圖4：循環(huán)采集處理仿真圖

　　上面的循環(huán)采集處理仿真圖就是實(shí)際系統工作時(shí)采集模塊中各個(gè)信號的時(shí)序邏輯關(guān)系。從仿真圖可以看出通過(guò)對CPLD的編程實(shí)現了多點(diǎn)的行、場(chǎng)延時(shí)，奇偶場(chǎng)分離存放，從而得到多分辨率的圖像數據，以及DSP中斷產(chǎn)生、邏輯總線(xiàn)切換信號、下一幀的開(kāi)始觸發(fā)信號、奇偶場(chǎng)對齊信號等都能滿(mǎn)足系統時(shí)序要求。采集一幀640×480的圖像約需22.75ms，可以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求。

　　4 結論

　　本文設計了一種基于CPLD的多分辨率圖像采集系統，本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：提出一種由CPLD控制圖像的行、場(chǎng)信號延時(shí)，奇偶數據分離存儲來(lái)得到不同分辨率圖像數據的方法，實(shí)現了不占用DSP資源的多分辨率圖像的實(shí)時(shí)采集。經(jīng)過(guò)大量仿真和電路板調試，證明該方案靈活有效，能夠在工業(yè)監測、醫療診斷等圖像實(shí)時(shí)采集領(lǐng)域得到廣泛應用。