基于Video Port的Camera Link的圖像采集接口設計

摘要：通過(guò)視頻接口和Channel Link芯片實(shí)現了數字信號處理芯片TMS320DM642與Camera Link線(xiàn)掃描相機的無(wú)縫連接。解決了圖像數據輸出速度為40 MB／s的高速圖像數據采集系統中，前端采集與后端輸出的速度匹配問(wèn)題。系統可實(shí)時(shí)、高速地采集大量的圖像數據。
關(guān)鍵詞：Camera Link；TMS320DM642；視頻接口；視頻采集

圖像采集的運用非常廣泛，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，采集技術(shù)有了很大程度的進(jìn)步。目前的專(zhuān)業(yè)采集設備集成度更高，分辨率更大，傳輸速度更快，針對性更強。
本文以DALSA公司的Spyder2系列線(xiàn)掃描相機為圖像采集源，以TI公司的TMS320DM642多媒體處理器為核心，實(shí)現高速圖像的采集和處理任務(wù)。
Spyder2線(xiàn)掃描相機以其高速的采集速度和先進(jìn)的Camera Link接口，已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)等領(lǐng)域。本方案集合了Camera Link和TMS3 20DM642的優(yōu)點(diǎn)，縮短了設計周期，降低了難度，提高了設計的效率和設計質(zhì)量。

1 總體概述
Camera Link是一種基于視頻應用發(fā)展而來(lái)的通信接口標準，Camera Link接口采用National Semiconductor公司的Channel Link技術(shù)，其最高速率可達2．38 Gbps。Camera Link相機和圖像采集設備之間采用LVDS信號傳輸，從而簡(jiǎn)化了圖像采集設備和模擬攝像頭之間所必需的視頻編解碼等步驟，降低了生產(chǎn)成本和維護費用。
TMS320DM642作為多媒體處理器，內置3個(gè)專(zhuān)用的視頻數據接口(Video Port)。每一視頻接口有20位數據總線(xiàn)，可以在8位、10位、16位總線(xiàn)方式下進(jìn)行視頻采集或視頻顯示。采集頻率最高可達80 MHz。
DALSA Spyder2相機采用單通道Channel Link輸出，每線(xiàn)輸出2048像素，每個(gè)像素8位。為了圖像處理的方便，采集接口將視頻數據重整為完整幀并緩存于SDRAM中。TMS320DM642的Video Port接口設置為8位的RAW Data采集模式?？傮w結構如圖1所示。DALSA Spyder2相機采集到的視頻信號通過(guò)Video Port0傳輸到SDRAM中緩存，DM642再通過(guò)EMIFA從SDRAM中讀取每幀圖像進(jìn)行分析處理。

2 關(guān)鍵硬件設計
2．1 視頻解串電路
Camera Link標準中，相機的信號被分為3種：視頻數據信號、相機控制信號、串行通信信號。
視頻解碼部分采用National Semiconducor公司TSSOP-56封裝的DS90CR288A接收器來(lái)完成，它能夠將4路LVDS串行數據流轉換為2位并行TTL／CMOS數據，在傳輸時(shí)鐘CLK的每個(gè)周期，將28位并行數據輸出。
DS90CR288A解碼出的TTL／CMOS信號可以分成2類(lèi)：圖像信號和圖像時(shí)鐘信號(WCLK)。其中圖像信號又由24位圖像數據信號和4位圖像同步信號組成，這些信號都符合Channel Link技術(shù)標準。
圖像同步信號包括：FVAL(Frame Valid)、LVAL(Line Valid)、DVAL(Data Valid)，分別為幀有效信號、行有效信號和數據有效信號。當FVAL、LVAL、DVAL同時(shí)有效(為高電平時(shí))，表示相機正在輸出有效的圖像數據。Channel Link的圖像同步信號和時(shí)鐘信號的關(guān)系如圖2所示。