基于视频解码芯片与CPLD的实时图像采集系统的设计

　　图像采集是实时图像处理的重要步骤。目前,图像传感器件主要有CCD(Charge Coupled Device)和CMOS(Complementary Metal Oxide Scmiconductor)。CCD技术现在已经非常成熟,CCD摄像头仍然是高端应用的首选器件。它输出的模拟视频信号包括图像信号、行与场消隐信号、行与场同步信号等七种信号。传统的视频采集系统由A/D转换电路、控制逻辑电路、数据缓存电路、地址发生器、地址译码电路等构成,此类设计有电路复杂、芯片繁多、开发周期长、成本高等缺点。

　　本文采用视频解码芯片与复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)设计了一套实时图像采集系统,克服了以上缺点。其中视频解码芯片可以从视频信号中自动获取行、场同步信号,并完成A/D转换,而具有在系统编程(ISP)功能的CPLD可以通过软件实现逻辑重构,将逻辑控制、地址发生器等电路全部集成在一块芯片中。系统具有体积小、成本低、可靠性高、升级容易、开发周期短等优点。

　　1 视频解码芯片SAA7114H的性能特点[1]

　　SAA7114H是一个高集成度的电路,在视频采集领域有着广泛的应用。视频解码基于行锁定时钟解码原则,能够将PALSECAM和NTSC制式信号转变为与ITU601标准兼容的标准视频信号。SAA7114H能够接收TV的CVBS信号或VCR的S-VIDEO信号,同时通过它的扩展接口(X端口)还能够接收MEPG码流或VIDEO PHONE码流的数字视频信号。经过SAA7114H解码后的视频信号,还能够根据实际的应用,选择8位或16位宽度的数据输出格式。

　　SAA7114H的主要任务就是捕捉和缩放视频图像,向显示控制器提供标准的YUV数字视频流输出格式。sAA7114H的主要特点如下：

　　(1)对每路CVBS或Y/C输入信号可以选用可编程的静态增益或自动增益控制。

　　(2)含有两个9位视频A/D变换器,在扩展接口中可以接收数字CVBS信号或Y/C信号的输入。

　　(3)数字锁相环适用于各种标准和非标准视频信号源的同步处理和时钟的产生。

　　(4)水平和垂直同步信号的检测。

　　(5)在片产生符合ITU601标准的行锁定时钟。

　　SAA7114H还提供一个I2C接口,用于和主控芯片相连接,从而可以对其内部的寄存器进行读写操作,控制SAA7114H的工作状态。

　　经过SAA7114H解码后的视频信号,必须保持正确的时序对应关系,才能完整无误地恢复原来的视频图像。SAA7114H输出的时序包括行场同步信号、行场消隐信号、行频场频、场识别信号等。以PAL制信号为例,其行、场时序关系如图1所示。

　　其中,HREF信号为行消隐信号,VGATE代表场消隐信号(可以通过对寄存器VSTO[8：0]和VSTA[8：0]的编程进行确定),HREF与V123信号结合能判断当前为奇场或是偶场,FID为场识别信号。以上各信号都能通过SAA7114H的相关管脚进行输出(如RTSO、RTSI、XRH和XRV管脚等)。