基于TMS320DM355的VGA视频采集系统的设计与实现

　　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。