数字信号处理器(DSP)是数字信号处理理论与超大规模集成电路(VLSI)技术融合的结晶。目前DSP技术正广泛地应用于通信、语音、图像、航天航空、仪器仪表等领域,在推动当代信息处理数字化方面正发挥着越来越大的作用。
在利用电话线传输视频图像这一低比特率多媒体通信领域中,如果选用图像处理的专用芯片,如SAA7110、8×83104VCP以及LSI公司的专用芯片等,或者选用具有高速运算性能的高档DSP进行图像处理,都会使产生价格大幅度标升。本文介绍的采用TI公司的低档DSP芯片TMS320F206和视频A/D芯片TLC5510的图像采集卡,则为低比特率多媒体通信提供了一个廉价的解决方案。
1TLC5510芯片和TMS320F206芯片简介
1.1TLC5510简介
TLC5510是CMOS、8位、20MSPS模拟/数字器(ADC),它利用了半闪速(semiflasharchitecture)结构。TLC5510用单5V电源供电,只消耗100mW的功率。它还有内部采样的保持电路,高阻的并行输出以及内部基准电阻。
与闪速转换器(flashconverter)相比,半闪速结构减少了功率损耗和芯片尺寸。通过2步过程(2-step-process)中实现转换,可大大减少比较器的数目。转换数据的等待时间为2.5个时钟周期。
无需外部基准电压源和精密电阻,仅使用内部基准电阻和VDDA就可实现2V的满量程转换范围。25℃时的线性度误差为±0.75LSB,在整个温度范围内的线性误差最大值是±1LSB。25℃时的差分线性度误差为±0.5LSB,在整个温度范围内的差分线性度误差最大值是±0.75LSB。
1.2TMS320F206简介
TMS320F206是TI公司推出的一种DSP芯片,它是基于TMS320C5x之上的高速定点数字处理芯片,具有改进的哈佛结构(并行分离的程序和数据总线)、高性能CPU及高效的指令集等特点。其主要特性如下:
CPU具有32位CALU、32位累加器、16×16位并行乘法器、三个移位寄存器、八个16位辅助寄存器。
存储器个有224K字可寻址存储空间、544字片内DRAM、4K字片内SRA或32K字节内快闪存储器。
指令速度为50ns、35ns及25ns单指令周期。
外围电路有软件可编程定时器、软件可编程等待状态发生器、片内锁相环时钟发生器、同步和异步系列串口。
2硬件接口电路设计
2.1TLC5510前端电路设计
TLC5510前端电路如图1所示。
在电路中,模拟电源VDDA和数字电源VDDD相互独立。VDDA与数字地AGND之间及VDDD与模拟地DGND之间都用4.7μF电容、0.1μF电容和铁氧磁环去耦和消除电源的纹波。AGND与DGND分开,以避免数字信号给模拟信号带来噪声。放大后的视频信号直接加在TLC5510的19脚。TLC5510的时钟信号由TMS320F206的时钟信号输出脚CLKOUT1提供。
2.2TLC5510与TMS320F206接口电路设计
TLC5510与TMS320F206接口电路图如图2所示。
TLC5510数字地与TMS320F206的地相连。因TLC5510内部有数字输出缓冲,所以TLC5510的脚[D1:D8]gnTMS320F206脚[D0:D7]直接相连。TMS320F206的CLKOUTI脚通过一小电阻给TLC5510提供时钟信号。TMS320F206管脚A11和IS为逻辑控制,当A11为逻辑高,IS为逻辑低时,TMS320F206就可从TLC5510读取采样数据。
2.3TMS320F206与计算机串口通信
存入TMS320F206的图像数据通过串口以9600b/s的速率送入计算机,计算机将数据存到缓存区,然后通过像素点与图像转换程序在显示器上显示出来。
3接口程序设计
3.1程序常量的初始化
(1)设采样数据存储区的起始地睛为0900h
(2)设采样数为1000h
(3)设A/D地址为0800h
3.2程序步骤
(1)初始化TMS320F206
(2)加载合适的ARn
(3)选通TLC5510
(4)读取A/D转换值
(5)初始化UART
(6)向UART传数
(7)程序结束
3.3具体程序
.TItle“TLC5510Interface”
.copy“init.h”
.copy“vector.h”
.text
ADC_Addr.set0800h;设置TLC5510的地址
Mem_pointer.set0900h;设置采样数据存储区的起始地址
Count.set1000h;设置采样个数
start:larar2,#ADC_Addr
larar3,#Mem_pointer
larar4,#Count
*开始A/D转换
ldp#6h;设置页面指针使其指向50h×6=0300h处
splk#Count,0h;把采样个数放入0300h
larar4,#0300h;使AR4指向0300h
mar*,ar4;把AR4设为当前寄存器
rpt*,ar3;设置RPTC寄存器后,把AR3设为当前寄存器
in*+,ADC_Addr,ar4;读入并存储A/D转换结果
*通过UART向计算机传输数据
*初始UART口
clrcCNF;把B0块映射为数据空间
ldp#0h;设置叶面指针使其指向0h处
setcINTM;禁止所有中断
splk#0fffh,ifr;清中断
splk#0000h,60h
out60h,wsgr;设置零等待
splk#0c180h,61h;把UART口复位
splk#0e180h,61h
out61h,aspcr;打开I/O断口
splk#4fffh,62h
out62h,iosr;禁止自动波特率
splk#00082h,63h
out63h,brd;设置波特率为9600
splk#20h,imr;允许UART中断
larar3,#0900h;恢复AR3
larar4,#(Count-1);恢复AR4
mar*,ar3;设置AR3为当前寄存器
clrcintm;打开中断
uart1:setcxf;把xf置1,开始传数
mar*,ar3;把AR3设为当前寄存器
out*+,adtr;传出数据后,把AR3加1
wait:clrcxf;关闭xf,停止传数
mar*,ar2;把AR3设为当前寄存器
in*,0fff6h;读放IOSR寄存器的状态
bit*,4;检测第12位是否为0
bcndcont,tc;如果为0,等待直到IOSR的第12位为1
bwait
skip:splk#0020h,ifr;清中断
clrcintm
mar*,ar4;传输个数减1
banzuart1,ar3;未传完,则跳到UART1,传下一个数
ret;返回
inpt1:ret
inpt23:ret
timer:ret
uart:ret
codtx:ret
codrx:ret
.end
我们将TLC5510与TMS320F206的接口设计用于煤矿井下远程多媒体低比特率通信监控系统中,已取得初步进展,这一应用可以为TMS320F206用于图像处理提供一种思路,从而为低比特率多媒体通信开辟一条廉价的途径。