嵌入式系統數字圖像采集接口電路設計

四、內存直接寫(xiě)入接口設計

在處理器速度較慢且圖像數據輸出的頻率不能降低的情況下，采用上述I/O接口方法不能得到完整的圖像。另外，有些應用中要求能夠實(shí)時(shí)采集圖像。為此，我們設計了高速數據圖像采集方法?內存直接寫(xiě)入法。由于SRAM訪(fǎng)問(wèn)控制簡(jiǎn)單，電路設計方便，被大量嵌入式系統采用，本文以SRAM作為存儲器。

1、電路原理和結構

內存直接寫(xiě)入方法通過(guò)設計的圖像采集控制器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)控制器)不需處理器參與，直接將圖像數據寫(xiě)入系統中的內存中，實(shí)現高速圖像采集。

圖5是接口結構圖，當需要采集圖像時(shí)，處理器向控制器發(fā)出采集請求，請求信號capture_r從高到低?？刂破鹘拥秸埱竺}沖后，發(fā)出處理器掛起請求信號HOLD,使處理器的外總線(xiàn)處于高阻狀態(tài)，釋放出總線(xiàn)?？刂破魇盏教幚砥鲬餒OLDA后管理總線(xiàn)，同時(shí)檢測圖像同步信號。當檢測到圖像開(kāi)始位置時(shí)，控制器自動(dòng)產(chǎn)生地址和讀寫(xiě)控制信號將圖像數據直接寫(xiě)入內存中。圖像采集完成后，控制器自動(dòng)將總線(xiàn)控制權交還處理器，處理器繼續運行，控制器中與采集相關(guān)的狀態(tài)復位?？刂破骺梢愿鶕叫盘柣蛟O定的采集圖像大小確定采集是否完成。

在圖5中，控制器包括同步信號檢測、地址發(fā)生器、SRAM寫(xiě)控制器、總線(xiàn)控制器和處理器握手電路等主要部分。同步信號檢測確定每一場(chǎng)(幀)和每一行的起始位置；地址發(fā)生器產(chǎn)生寫(xiě)SRAM所需的地址；SRAM寫(xiě)控制器產(chǎn)生寫(xiě)入時(shí)序；總線(xiàn)控制器在采集圖像時(shí)管理總線(xiàn)，采集完成后自動(dòng)釋放；處理器握手電路接受處理器命令、發(fā)總線(xiàn)管理請求和應答處理器。

2、SRAM寫(xiě)控制時(shí)序

采集圖像過(guò)程中，控制器自動(dòng)將數據寫(xiě)入到硬件設定的內存中。寫(xiě)內存時(shí)，控制器產(chǎn)生RAM地址(A)、片選信號(/CS)、讀信號(/RD)和寫(xiě)信號(/WD)，同時(shí)鎖存傳感器輸出的數據并送到數據總線(xiàn)(D)上。每寫(xiě)入一個(gè)數據后，地址(A)自動(dòng)增1。采集時(shí)/CS保持有效(‘0’)狀態(tài)而/RD處于無(wú)效狀態(tài)(‘1’)。地址A的變化必須與/WD和數據鎖存器協(xié)調好才能保證圖像數據的有效性。

圖6是控制器產(chǎn)生的SRAM信號時(shí)序圖。用PCLK作為地址發(fā)生器的輸入時(shí)鐘，且在其上升沿更新地址值。同樣，在PCLK的上沿鎖存數據并輸出到總線(xiàn)上。將PCLK反相，作為/WD信號，使得在/WD的上升沿地址和數據穩定，確保寫(xiě)入數據的有效性。

3、控制器主要功能的VHDL描述

描述控制器中全部功能的VHDL代碼較長(cháng)，而且有些部分是常用的(如計數器等)。圖像采集狀態(tài)產(chǎn)生和同步信號的檢測是其中重要的部分。下面介紹這兩部分的VHDL描述。

圖像采集狀態(tài) capture_s:

處理器的采集請求信號capture_r使capture_s從‘0’到‘1’，場(chǎng)地址發(fā)生器(計數器)的溢出位vcount_o，清除capture_s。

process (capture_r, reset, vcount_o)

begin

if reset='0' or vcount_o='1' then

capture_s='0'; -- 清除

else if capture_r'event and capture_r='0' then

capture_s='1'; -- 置狀態(tài)位

end if;

end process;

同步信號檢測：