基于DSP的以太网工业级图像传输系统

刘千　刘胜荣　王天正　李恒

摘要：为给车牌识别等图像处理算法提供一个平台，用TI的TMS320DM643芯片和索尼ICX424AL芯片设计以DM643为处理器的图像采集系统并通过以太网将图像传到PC上位机上。用CCS3.3仿真，实现了图像采集，达到预期要求。

关键词：DM643;图像采集;以太网

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0077-02

0 引言

随着社会对智能化的需求，产生各种图像处理算法并应用于各個领域。本文从系统硬件和软件设计进行论述。为保证高速率低功耗地采集，处理，传输图像，利用DM643的VP1和以太网模块来采集和发送图像，图像传输速率可达每秒30帧。

1 系统概述

本系统的结构图如图1所示，本系统包括由CCD感光芯片和AD9995A/D芯片组成摄像头部分和由DM643，SDRAM，FLASH，EMAC，电源模块和51MCU组成核心板部分。

2 系统硬件设计

2.1 系统硬件总体设计

系统硬件框图如图2所示，本系统以DM643为核心，将系统硬件结构分为电源，以太网，视频采集，DSP部分。

2.2 TMS320DM643简介

DM643是TI的一款有数字视频以及音频输入，输出接口，以太网接口等片上外设的用于数字多媒体的DSP。

2.3 视频采集模块

CCD将光信号转换为电量，但DSP不能直接处理模拟量，它需要AD9995为其提供时序和A/D转换。AD9995具有一个完整的模拟量采集端与A /D转换，结合功能齐全的可编程时序发生器并且该定时发生器能够同时支持4相和6相垂直时钟。定时发生器提供所有必要的CCD时钟。操作程序使用三线串行接口。

51单片机用4个引脚YSNC，SCK，SDI，SL初始化AD9995。AD9995还需要将H1，H2引脚接到水平驱动芯片SN74LVC 4245APWR的B1，B2引脚上从而将水平驱动信号升到5V与CCD引脚相连同时还要将AD9995芯片上的垂直驱动信号V1，V2，V3和转移门控制信号VSG1，VSG2接到垂直驱动CXD3400N芯片上从而输出CCD所需的三电平垂直驱动信号。

DM643具有两个图像采集端口，每个端口都可以配置为捕获模式或者视频显示模式。每个视频端口由两个时钟信号输入端口和三个控制信号输入端口的共20位引脚组成。本系统选择16位原始数据捕获模式。将AD9995转换后的数据通过VP1输入到FIFO中。同时AD9995输出控制信号（V5）接到VP1的控制信号输入口，AD9995输出时钟信号（DCLK）接到VP1的时钟信号输入口。

2.4 以太网模块

DM643的网络接口由EMAC和MDIO组成，用于支持PHY与DSP的连接。网络接口支持能够和符合IEEE 802.3协议的设备相连，所以用和其网络端口吻合的BCM5221芯片作为网络传输物理层的收发芯片。

3 系统软件设计

系统程序框图如图3所示。

3.1 AD9995配置

利用单片机的SDI，SCK，SL三个引脚向AD9995内部寄存器写数据，用SYCN引脚更新寄存器状态，所以在单片机上引出4根引脚配置AD9995。

3.2 图像采集配置

视频采集配置为16位原始图像采集模式时，当CAPEN引脚信号有效时，根据输入时钟信号SCLK（AD9995芯片上的V5引脚）来进行图像采集。一幅图像为692*504个像素点，每当FIFO缓冲区中有692个像素时（一行图像）触发一次EDMA传送，采完一幅图像时产生一次EDMA中断，进行奇偶场切换。

3.3 EDMA配置

DM643具有增强型DMA，与DMA相比EDMA提供了几种增强功能，包括64个通道，优先级可编程功能及连接数据传输功能等。

3.4 EMAC配置

本系统通过UDP协议来进行图像传输，UDP报文又分为UDP报头和UDP数据段两部分，其中UDP包头中包括源端口，目的端口，报文长度以及校验位等信息。在OSI模型中，UDP处于IP协议层之上。应用程序访问UDP层并利用携带了CCD的IP和PC机的IP信息的IP层去传送数据，而UDP层含有源端口和目的端口信息。最终将图像送到PC上位机中。

4 测试及其结果

通过CCS3.3仿真，将图像送到上位机显示，测试结果如图4所示，图像清晰，可靠。

5 结语

本文设计一种基于DM643的图像采集传输系统，从硬件和软件方面完概述系统设计。综上，本系统功耗低，采集速率高，适合图像处理。

参考文献

[1] 徐永辉，杨京礼，林连雷.TMS320DM642DSP原理与应用实践[M].电子工业出版社，2012.

[2] TI.TMS320C64x DSP Video Port/VCXO Interpolated Control （VIC） Port Reference Guide （SPRU629C），August，2004.

[3] 刘好胜.双目面阵CCD高温比色测温算法研究与系统实现[D].东北大学，2004.

Industrial Ethernet Image Transmission System Based on DSP

LIU Qian， LIU Sheng-rong， WANG Tian-zheng， LI Heng

（Qingdao Technological University，Qingdao Shandong  266520）

Abstract：In order to provide a suitable platform for image recognition algorithms such as license plate recognition， TI's TMS320DM643 chip and Sony's ICX424AL chip are used to design an image acquisition system with DM643 as the processor and transmit the image to the PC host computer via Ethernet. With CCS3.3 simulation， image acquisition was achieved to meet the expected requirements.

Key words：DM643; image acquisition; ethernet