图像采集的视频接口[转]

 图像采集是车牌识别系统运作时进行的第一个步骤，对于车牌识别系统来说，这一步直接影响到采集的图片的质量，关系到识别的正确率和实时性。由前面的牌照识别系统框图可以看出，本系统的模拟视频信号从摄像机输出到SEED-VPM开发板，由集成在开发板上的视频解码芯片TVP5150对其进行解码操作，将标准的模拟视频信号转换成数字色差信号（YUV4:2:2），以ITU-R BT.656的输出格式输入TMS320DM642的VP口（视频输入/输出口），存储到DSP芯片内部。

    摄像机输出的模拟视频信号是PAL或NTSC[2]制式，下面以PAL制式为例说明模拟信号和数字信号的相对转化。PAL彩色电视制式规定，一帧图像的总行数为625，隔行扫描。行扫描频率是15625 Hz，周期64μs；场扫描频率是50Hz,帧频是25Hz。发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是52.2μs，其余的11.8μs是行扫描的逆程时间，不传送图像。每一场的扫描行数为625/2=312.5行，其中25行作场回扫，不传送图像，因此每帧只有575行有图像。将模拟信号解码并量化成连续的数字视频流后包含着这样一些信号元素：模拟视频信号每秒25帧，每帧周期40ms，每帧又分为2场，每场20ms，先输出的是奇场，然后是偶场，奇场的行号为第1至312.5行，偶行的行号为第312.5至625.5行，奇场的第23.5行到第310行包含着有效的视频信号，偶场的第336.5至第622.5行包含着有效的视频信号。把模拟视频信号解码为YUV分量后分别进行A/D量化采样，转换为数字视频流，时间上也应该按上面的顺序依次输出。将模拟视频信号转化为数字视频信号需要用到视频解码器。本开发板上集成的是一款高性能视频解码器TVP5150[37]，其可将NTSC/PAL信号转换成数字色差信号（YUV4:2:2），它支持两个复合视频或一个S端子输入，输出格式为ITU-R BT.656，支持Macrovision防拷侦测技术以及先进的VBI功能。不仅如此，TVP5150 的体积和功耗都很小，正常操作时的功耗只有115 mW，并采用业界最小的32只接脚TQFP封装，非常适用于便携、批量大、高质量和高性能的视频产品。在使用中，需要先对开发板上的TVP5150进行配置，这种配置是通过标准的IIC总线完成。IIC总线是TMS320DM642上集成的总线，TVP5150的IIC标准总线由串行数据输入输出线和时钟输入输出线组成，TVP5150只作为从设备挂在IIC总线上。初始化时，DSP通过IIC总线对TVP5150进行一个写操作，编程时需要注意，进行配置寄存器时TVP5150需要一段时延来完成当前的配置，这一过程一般通过延时64μs来完成。读取TVP5150的状态时需要通过IIC总线启动对TVP5150寄存器的一个读操作。在SEED-VPM642开发板上有4个TVP5150，一条IIC总线同时只能访问2个的配置口，所以用总线切换的方法把IIC分为2组，这样就可以同时对它们进行配置了。

    摄像机输出的模拟视频信号数字化之后直接输入DSP芯片。TMS320DM642支持的是BT.656格式的视频数据流输入，能与TVP5150进行无缝连接，将TVP5150输出的数据流输入TMS320DM642的VP口之中。TMS320DM642共有3个视频口，分别为VP0、VP1、和VP2，这些视频口由20位数据线、2个时钟信号（VPxCLK0和VPxCLK1）和3个控制信号（VPxCTL0、VPxCTL1、VPxCTL2）组成，时钟信号作为视频源的时钟信号输入/输出，控制信号作为视频源的同步信号输入/输出，包括行同步、帧同步、场标志、视频采集使能等。每个VP口都被分为上（B）、下（A）两个通道，其中VP2为单一功能的视频口，VP0和VP1则与MCBSP、McASP复用引脚，每个视频口都可被配置为视频输入或输出口，但是上下通道只能同时被配置为输入或输出。VP口的同步逻辑与每个VP口的配置方法有关，当VP0和VP1配置为单通道视频输入口时，VPxCLK0作为视频源的输入时钟，而VPxCTL0、VPxCTL1和VPxCTL2则分别作为视频源的CAPEN/AVID/HSYNC、VBLNK/VSYNC、FID输入同步信号；当VP2配置为双通道视频输入口时，VPxCLK0和VPxCLK1分别作为2个视频源的输入时钟，而VPxCTL0和VPxCTL1作为它们的采集使能信号；双通道BT.656视频输入时，视频数据的行/场同步通过各自的视频流中时基信号来控制，采样受CAPEN信号控制或受数据流中时基码控制，当CAPEN信号无效或EAV和SAV时基码之间将不对视频流数据进行采样。BT.656视频数据流采集的起始、水平同步、垂直同步等，受输入信号CAPEN和视频通道控制寄存器中位的组合控制。

这3个VP口最多支持6路8位的BT.656数字视频接口，但在开发板上VPM642使用了其中的4路来支持视频输入，余下的2路选择McASP功能，实现4路音频输入输出。VP端口具体配置如下：

    VP0的A通道与第一通路的TVP5150连接，VP0的B通道作为McASP的控制口；VP1的A通道与第二通路的TVP5150连接，VP1的B通道作为McASP的数据口；VP2的A通道与第三通路的TVP5150连接，其B通道与第二通路的TVP5150连接；

    由图4-3可知，TVP5150的GPCL引脚用来做VP口的CAPEN，控制视频数据流的采集，当GPCL为1时允许VP口对输入视频数据流进行采集，反之禁止采集。采集完毕输入VP口的数据需要放在TMS320DM642的数据存储器中保存起来，供下一步处理。