电子发烧友App

硬声App

0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示
电子发烧友网>电子资料下载>工控技术>VGA视频采集系统总体设计资料下载

VGA视频采集系统总体设计资料下载

2021-04-18 | pdf | 338.97KB | 次下载 | 免费

资料介绍

  一、 引言   随着计算机的广泛使用,对输出的VGA信号进行实时监控、存储及传输的应用需求越来越迫切。本文基于Ti公司的TMS320DM355处理器(简称DM355)、AD公司的AD9883芯片,结合FPGA技术,提出了一种支持分辨率较高、性能优良的视频信号采集和接口电路方案。   该系统对计算机输出的XGA(1024x768)信号进行实时采集、编码、传输,同时利用ADV7123芯片将VGA信号还原,在本地的显示器进行输出,主要应用于视频会议,视频教学系统中。由于VGA信号的采集涉及到AD9883[1] [2]芯片和FPGA中信号时序的转换,及DM355的视频处理前端(VPFE:Video Processing Front End)驱动的修改,比较复杂,本文将对此作重点阐述。   二、 系统整体设计   1. 方案选择   本文采用TI公司的达芬奇系列芯片TMS320DM355来实现,这一方案的优点在于:   1)DM355内部集成了ARM926EJ-S内核、协处理器(MJCP)、视频处理子系统及多种外设。ARM中移植嵌入式linux后可构成一个良好的基于网络的嵌入式产品开发平台,能方便的实现Web服务器的构建和功能的扩展。协处理器(MJCP)可实现对多媒体数据的编解码。   2)DM355是一款低功耗的芯片,待机功耗仅为1mW,其电池的使用寿命是当今业界相当的便携式产品的2倍。   3)DM355是TI公司的一款中低档芯片,在满足性能要求的同时,其价格与同类芯片相比也很有优势。因此,广泛应用于数码相机,IP摄像机,数码相片,医学成像及视频监控系统中。   DM355的视频处理子系统包括视频处理前端(VPFE)和视频处理后端(VPBE:Video Processing Back End),视频处理前端[3]用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息,由CCD控制器硬件图像信号处理器、自动曝光/聚焦模块H3A和寄存器组成,支持的视频输入格式有如下三种:   1) RAW格式。   2) BT.656格式。   3) YUV格式。   其中,RAW格式对于每个像素点只存储RGB三原色中某一种颜色的值,在进行色彩还原时因插值运算会导致莫尔纹效应;BT.656格式支持的视频分辨率太低,因此,本系统的DM355处理器的视频处理前端采用YUV格式进行视频采集,须将VGA信号通过硬件电路转换为YUV信号格式。   2. 系统总体设计   图1所示为VGA视频采集系统框图。    图1 VGA视频采集系统框图   1)VGA输入模块。将RGB模拟信号及行同步信号(Hsync)、场同步信号(Vsync)输入给A/D转换模块。由于该模块由模拟电路组成,易产生噪声,因此布线时接口器件应尽量靠近A/D转换芯片。   2)A/D转换模块。首先根据行、场同步信号确定采样的行频和场频,接着由行频和内部寄存器确定像素同步时钟,然后通过配置AD9883芯片内部的锁相环(PLL)产生同步时钟。该模块可将输入的VGA模拟信号转换为8bit×3路的数字视频信号,并通过一系列寄存器调整图像的采样效果。   3) FPGA转换控制模块。一方面FPGA通过I2C总线向AD9883的寄存器写入控制信息;另一方面将输入的RGB信号转换为DM355支持的YUV信号格式,将视频信号送给DM355的视频采集前端。   4)D/A输出显示模块。该模块采用ADV7123芯片将8bit×3路RGB数字信号还原为模拟信号,并结合行、场同步信号构成VGA信号,供本地计算机显示输出。   三、 系统硬件设计   1.VGA接口   VGA是一种D型接口,可传输VGA,SVGA,XGA,SXGA等图像格式。VGA接口共有15条线,分为3组:一是RGB三色模拟信号输入线;二是RGB三色地线,接地处理;三是时序信号线,分别是行同步信号线(Horizon Synchronizing,HS)和场同步信号线(Vertical Synchronizing,VS),这两条线控制了VGA的显示时序。   显示器采用逐行扫描的方式进行扫描,阴极射线枪发出的电子束打在涂有荧光粉的屏幕上,产生RGB三基色,由此合成一个彩色图像。VGA显示可分为行扫描和场扫描,从屏幕左上方开始扫描,从左到右,由上至下。每行扫描结束时,用行同步信号进行行同步;当整个屏幕的所有行扫描结束后,用场同步信号进行场同步,如图2所示。在扫描过程中,CRT对电子束进行消隐控制,在消隐过程中不发送电子束。在每行结束后,电子枪回扫的过程进行行消隐;在每场结束后,电子枪回扫的过程进行场消隐,整个屏幕变黑,光栅在这段内重新回到屏幕的左上角,开始下一帧图像的扫描。    图2 VGA扫描时序   2. A/D转换模块   本系统的A/D转换器采用AD9883,该芯片专门用于采集模拟R,G,B信号,将其数字化显示或作为中间转换器件使用。该芯片具有采样精度为8bit×3路通道,最高采样率为140MSPS/s,300MB的模拟带宽,支持最高分辨率为SXGA(1280x1024),刷新率为75Hz的视频信号。基于AD9883的电路可为高清电视提供良好的接口,或作为高性能视频设备的前端扫描转换器,它的内部结构如图3所示,主要包括A/D转换电路、时钟产生电路、同步信号产生电路、I2C总线接口四个部分。    图3 AD9883的内部结构图   AD9883内部的寄存器通过I2C总线完全可编程,芯片按照寄存器设定的模式进行工作。如AD9883支持多种VGA格式,但不能自动检测实现自适应,需要通过I2C接口进行寄存器配置,指定芯片采集的视频格式。   经AD9883转换后,数字视频信号输出的时序如图4所示。在数据输出时钟DATACK的下降沿对应信号的采样及量化,量化的数据在时钟上升沿稳定的输出;接口电路可在DATACK的上升沿准确地锁存图像数据,从而实现数字化图像的采集。值得注意的是,AD9883有一个数据输出通道,在输出数据有效之前必须清空通道,从而导致每行输出有效数据之前将输出4组无效的数据,可通过行同步信号HSOUT避免输出这些无效数据。    图4 AD9883数据输出时序图   3.FPGA设计   本系统采用EP1C3T144C8将输入的数字化的RGB信号转换为YUV信号,送给DM355的视频采集前端。FPGA以AD9883输出的像素时钟PCLK作为全局同步时钟。   RGB和YUV是两种常用的色彩空间。RGB色彩空间是采用R,G,B三个色彩分量来表示一个像素,常见的RGB格式有RGB565、RGB555、RGB24,本文中AD9883转换输出的数据格式为RGB24,即每个像素用24位表示,RGB分量各使用8位。   YUV色彩空间是视频传输中常采用的一种方法,其特点为亮度信号与色差信号分离。Y表示亮度信息,U表示蓝色色差(即蓝色信号与亮度信号的差值),V表示红色色差(即红色信号与亮度信号的差值)。常见的YUV格式有YUV 4:4:4,YUV4:2:2,YUV4:2:0,本系统中DM355的视频处理前端接收的采集信号格式为YUV4:2:2。该格式为每个像素保留Y分量,而UV分量在水平方向上每两个像素采样一次,在图像数据流中,YUV分量排列如下:Y0 U0 Y1 V0 Y2 U1 Y3 V1 Y4 U2 Y5 V2 … …
下载该资料的人也在下载 下载该资料的人还在阅读
更多 >

评论

查看更多

下载排行

本周

  1. 1TC358743XBG评估板参考手册
  2. 1.36 MB  |  330次下载  |  免费
  3. 2开关电源基础知识
  4. 5.73 MB  |  11次下载  |  免费
  5. 3100W短波放大电路图
  6. 0.05 MB  |  4次下载  |  3 积分
  7. 4嵌入式linux-聊天程序设计
  8. 0.60 MB  |  3次下载  |  免费
  9. 5DIY动手组装LED电子显示屏
  10. 0.98 MB  |  3次下载  |  免费
  11. 6基于FPGA的C8051F单片机开发板设计
  12. 0.70 MB  |  2次下载  |  免费
  13. 751单片机PM2.5检测系统程序
  14. 0.83 MB  |  2次下载  |  免费
  15. 8基于51单片机的RGB调色灯程序仿真
  16. 0.86 MB  |  2次下载  |  免费

本月

  1. 1OrCAD10.5下载OrCAD10.5中文版软件
  2. 0.00 MB  |  234315次下载  |  免费
  3. 2555集成电路应用800例(新编版)
  4. 0.00 MB  |  33566次下载  |  免费
  5. 3接口电路图大全
  6. 未知  |  30323次下载  |  免费
  7. 4开关电源设计实例指南
  8. 未知  |  21549次下载  |  免费
  9. 5电气工程师手册免费下载(新编第二版pdf电子书)
  10. 0.00 MB  |  15349次下载  |  免费
  11. 6数字电路基础pdf(下载)
  12. 未知  |  13750次下载  |  免费
  13. 7电子制作实例集锦 下载
  14. 未知  |  8113次下载  |  免费
  15. 8《LED驱动电路设计》 温德尔著
  16. 0.00 MB  |  6656次下载  |  免费

总榜

  1. 1matlab软件下载入口
  2. 未知  |  935054次下载  |  免费
  3. 2protel99se软件下载(可英文版转中文版)
  4. 78.1 MB  |  537797次下载  |  免费
  5. 3MATLAB 7.1 下载 (含软件介绍)
  6. 未知  |  420027次下载  |  免费
  7. 4OrCAD10.5下载OrCAD10.5中文版软件
  8. 0.00 MB  |  234315次下载  |  免费
  9. 5Altium DXP2002下载入口
  10. 未知  |  233046次下载  |  免费
  11. 6电路仿真软件multisim 10.0免费下载
  12. 340992  |  191186次下载  |  免费
  13. 7十天学会AVR单片机与C语言视频教程 下载
  14. 158M  |  183279次下载  |  免费
  15. 8proe5.0野火版下载(中文版免费下载)
  16. 未知  |  138040次下载  |  免费