单路视频采集卡的设计与实现

论文摘要

随着科学技术的发展和社会日益增长的需要,图像的实时传输和网络服务将是不可避免的。同时嵌入式系统是基于计算机技术且更加强调体积、功耗、成本、便携化应用等综合因素的精简计算机系统,将二者结合在一起而构成的完整传输系统具有不可比拟的优越性。因此有理由相信在嵌入式系统的基础上构建视频图像采集,处理及传输系统具有广阔的市场前景。以TMS320C54X为图像处理器,以MCU和DSP为构架的平台,在国内的实时图像处理领域是比较领先的,为视频交通信息采集提供了可靠的硬件平台基础。该平台克服了传统的基于通用PC机的实时图像处理平台存在的实时性差、不能适应恶劣环境等缺陷,具有通用性、实时性强等优点。从摄像机输入的视频信号经过SAA7114转换为数字信号后送入DSP。DSP在信源处对视音频信号进行压缩编码和合流,然后通过HPI将得到的车辆信息传给AVR。用户可以根据异步串行总线RS-485查询车辆信息。本文对单路视频采集卡的硬件包括原理图进行了设计,并对串口通信、I2C总线、SPI总线原理进行了说明。详细介绍了基于AVR+DSP技术的视频图像处理系统的软硬件设计方法及实现方案。在本次设计中,AVR的主要功能包括与外界通过两个串口进行通讯、DSP的管理、视频解码芯片SAA7114的管理、FLASH管理。DSP管理包括复位启动DSP、DSP运行状态监测、根据检测到图像状态控制DSP图像处理程序。DSP的主要功能是HPI通信、图象处理和图象压缩。通过C语言对主要芯片进行编程具有可移植性强的优点。软件平台采用模块化的思想编写,使得软件开发的分工易于实现、流程简单可行、开发进度加快,也降低了软件测试的难度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的发展状况
• 1.2.1 国外状况
• 1.2.2 国内状况
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 系统硬件电路设计
• 2.1 主要芯片ATmega64L概述
• 2.2 DSP芯片TMS320VC5416
• 2.2.1 主机接口HPI
• 2.2.2 DSP存储器空间组织
• 2.2.3 通用I/O口
• 2.2.4 定时器
• 2.3 串行通信
• 2.3.1 串行通信RS-232C接口
• 2.3.2 串行通信RS-485 接口
• 2.4 I2C总线工作原理
• 2.5 视频解码电路的设计
• 2.5.1 SAA7114 介绍
• 2.5.2 SAA7114 工作原理
• 2.6 Flash单元的设计
• 2.6.1 SPI总线工作原理
• 2.6.2 Flash设计
• 2.7 RTC实时时钟
• 2.8 主要核心芯片电路图
• 2.9 本章小结
• 第3章 系统软件的设计
• 3.1 代码编写统一规范
• 3.1.1 排版规则
• 3.1.2 命名约定
• 3.1.3 变量的作用范围
• 3.2 SAA7114 的初始化
• 3.3 MCU程序设计
• 3.3.1 初始化模块设计
• 3.3.2 DSP管理模块设计说明
• 3.3.3 存储器管理模块设计说明
• 3.3.4 UART通信模块设计说明
• 3.3.5 RTC模块设计说明
• 3.4 DSP程序设计
• 3.4.1 初始化模块设计说明
• 3.4.2 HPI通信模块设计说明
• 3.4.3 图象处理模块设计说明
• 3.4.4 图象压缩模块设计说明
• 3.5 本章小结
• 第4章 单路视频采集卡的应用及数据指标
• 4.1 基本交通信息参数概述
• 4.2 单路视频采集卡的功能
• 4.3 系统性能指标
• 4.3.1 硬件性能
• 4.3.2 软件性能
• 4.4 可靠性设计及安全设计
• 4.5 交通数据采集结果
• 4.6 研究过程中遇到的困难和技术问题以及解决的措施方案
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢