基于DSP的PCI图像采集卡设计

　　随着计算机电子技术的不断发展，图像采集系统在各个方面得到了越来越广泛的应用，同时也对图像采集系统提出了更高的要求，快速、灵活、方便及可控性成为图像采集系统发展的方向。本文设计的采集系统以通用的DSP芯片TMS320VC5402作为核心处理器、OV5017作为系统的图像传感器，而数据通过PCI桥电路发送给PC机，因此该系统结构简单，具有即插即用、传输速率高的特点，并且由于OV5017可通过编程实现对该芯片的控制，TMS320VC5402又可对图像做一些预处理工作，因此具有采集系统的灵活性、可控性，鉴于该系统采集过程中的灵活性、快速性和可控性，故可更好地应用于一些需要实时采集、控制的图像监控、多媒体应用等领域。

　　1　OV5017简介

　　近年来发展较快的CMOS图像传感器，内部采用了相同的CMOS技术，因此可以将象素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上。CMOS图像传感器主要包括：一个图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和A/D转换器。与CCD相比，CMOS图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上，具有性价比高、编程简单、功耗低的优点。

　　美国OmniVision公司开发的OV5017将CMOS光感应核与外围支持电路集成在一起，具有可编程控制与视频A/D混合输出等功能，其输出的视频为黑白图像，与CCIR标准兼容，该芯片适用于图像识别领域。

　　基本参数为：

　　(1)内置8 b的A/D。

　　(2)帧频为50～0.5，曝光设置为1～1/100帧。

　　(3)芯片图像尺寸为4.2 mm×3.2 mm，单个象素尺寸为11μm×11μm。

　　(4)信噪比SNR>42 dB;自动增益控制为0～18 dB。

　　(5)帧频为50且f1.4时，最小照度为0.51 ux。

　　(6)帧频为50时，峰值功耗小于100 mW。

　　(7)5 V模拟供电和5/3.3 V数字供电。

　　芯片内部有11个8 b寄存器，通过对地址线A[3…0]的设置来选择寄存器，通过读写数据线[7…0]来读取或设置寄存器。在对寄存器进行读/写时，应使片选CSB与输出使能OEB/写使能WEB有效。

　　OV5017输出模拟视频信号，格式为逐行扫描，可以同步输出8 b的数字视频流D[7…0]。在输出数字HREF、垂直同步信号VSYNC，便于外部电路读取图像。

　　2　图像采集系统硬件设计

　　图像采集系统硬件结构图如图1所示。

　　在本系统中，OV5017作为系统的图像传感器，其内部将获取的图像采集量化，在TMS320C5402的控制下输出数字图像，经过DSP存入图像存储器。根据OV5017视频读取时序(如图2)可设计如下连接：OV5017的管脚A[3…0]，D[7…0]与TMS320C5402的管脚A[3…0]，D[7…0]直接相连，用DSP的R/W产生OV5017的读写使能信号;用DSP的IS产生OV5017的片选信号，即只在DSP的I/O空间读写;用OV5017的PCLK，VSYNC产生读数据的中断信号，HREF作为数据有效的判断信号与BIO连接，OV5017的时钟信号由DSP的一个串口发送时钟CLKX0分频产生。