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嵌入式系統(tǒng)數(shù)字圖像采集接口電路設(shè)計
（作者未知） 2009/10/18
（接上頁）、地址發(fā)生器、SRAM寫控制器、總線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（幀）和每一行的起始位置；地址發(fā)生器產(chǎn)生寫SRAM所需的地址；SRAM寫控制器產(chǎn)生寫入時序；總線控制器在采集圖像時管理總線，采集完成后自動釋放；處理器握手電路接受處理器命令、發(fā)總線管理請求和應(yīng)答處理器。
2、SRAM寫控制時序
采集圖像過程中，控制器自動將數(shù)據(jù)寫入到硬件設(shè)定的內(nèi)存中。寫內(nèi)存時，控制器產(chǎn)生RAM地址（A）、片選信號(/CS)、讀信號(/RD)和寫信號(/WD)，同時鎖存?zhèn)鞲衅鬏敵龅臄?shù)據(jù)并送到數(shù)據(jù)總線(D)上。每寫入一個數(shù)據(jù)后，地址(A)自動增1。采集時/CS保持有效（‘0’）狀態(tài)而/RD處于無效狀態(tài)（‘1’）。地址A的變化必須與/WD和數(shù)據(jù)鎖存器協(xié)調(diào)好才能保證圖像數(shù)據(jù)的有效性。
圖6是控制器產(chǎn)生的SRAM信號時序圖。用PCLK作為地址發(fā)生器的輸入時鐘，且在其上升沿更新地址值。同樣，在PCLK的上沿鎖存數(shù)據(jù)并輸出到總線上。將PCLK反相，作為/WD信號，使得在/WD的上升沿地址和數(shù)據(jù)穩(wěn)定，確保寫入數(shù)據(jù)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，而且有些部分是常用的（如計數(shù)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’，場地址發(fā)生器（計數(shù)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：
只有在采集狀態(tài)capture_s有效時（‘1’）才檢測場同步信號，場同步信號下降沿置場有效狀態(tài)（vsync_s），場地址發(fā)生器溢出位vcount_o清除場有效狀態(tài)。只有在vsync_s有效情況下才檢測行同步信號，行同步信號下降沿置行有效狀態(tài)（hsync_s），行計數(shù)器溢出信號hcount_o清除行狀態(tài)。只有在行狀態(tài)有效的情況下計數(shù)器才工作，且將數(shù)據(jù)寫入RAM。
Process (capture_s,reset,vcount_o, vsync)
Begin
If reset=’0’ or vcount_o=’1’ or capture_s=’0’ then
Vsync_s﹤=’0’; -- 清除
Else if vsync’event and vsync=’0’ then
Vsync_s﹤=’1’; -- 置狀態(tài)位
End if;
End process;
Process (vsync_s, reset, hcount_o, hsync)
Begin
If vsync_s=’0’ or reset=’0’ or hcount_o=’1’ then
Hsync_s﹤=’0’; -- 清除
Else if hsync’event and hsync=’0’ then
Hsync_s﹤=’1’; -- 置狀態(tài)位
End if;
End process;
五、討論
我們在基于TI公司的TMS320C3X系列DSP開發(fā)的嵌入式指紋圖像處理模塊中分別用上述兩種方法成功實現(xiàn)了指紋圖像的采集。
采用I/O接口方式最關(guān)鍵的是要求處理器的頻率遠(yuǎn)高于圖像數(shù)據(jù)輸出的頻率。例如，如果處理的指令周期為20ns，讀取每個數(shù)據(jù)需要10個指令周期，則數(shù)據(jù)的輸出頻率不能超過5MHz，它低于一般的CMOS圖像傳感器件最快的數(shù)據(jù)輸出頻率。例如國內(nèi)使用較多的OV7610和OV7620，其正常輸出數(shù)據(jù)頻率為13.5MHz。在應(yīng)用過程中，通常改變傳感器中寄存器的設(shè)置值，降低其數(shù)據(jù)輸出頻率。
本文選用的是CMOS數(shù)字輸出圖像傳感器。對于模擬視頻信號，在設(shè)計時應(yīng)加同步分離和A/D轉(zhuǎn)換電路。圖像采集（未完，下一頁）
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