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TMS320VC5509與CameraLink相機的接口技術(shù)

發(fā)布時間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數(shù):3116

        

    

    摘 要:本文在分析dsp片上多通道緩沖串行口(mcbsp)與直接存儲器訪問(dma)的基礎(chǔ)上,提出了一種非常靈活的接口技術(shù),并設(shè)計調(diào)試了dsp與相機接口電路和程序。利用本文提出的dma接口方式,接收數(shù)據(jù)率可以達(dá)到36mbps, 完全滿足激光的實時測量。

    關(guān)鍵詞:tms320vc5509;多通道緩沖串口 ;直接存儲器訪問;接口

    引言

    在激光波長測量系統(tǒng)中,激光信號從ccd相機輸出到信號處理器的時間是實時測量激光波長的關(guān)鍵。即使采用高速單片機也無法滿足實時測量的需要,而將dsp用于相機數(shù)據(jù)采集和信號處理使這一難題的解決成為了可能。

    接口設(shè)計

    本設(shè)計采用atmel公司的aviiva m2 cl相機,該相機采用cameralink接口。dsp選用了tms320vc5509,與tms320c54x相比,該定點dsp通過增強功能單元,提高了dsp的運算能力。相機工作方式的設(shè)置通過與dsp的串行通信來實現(xiàn),采用全雙工方式,波特率固定在9.6khz,每幀數(shù)據(jù)由一個起始位、8個數(shù)據(jù)位,以及一個停止位組成。

    dsp與相機的通信

    tms320c5509 芯片只有同步串口,通常只能用于與具有同步通信接口的外設(shè)進(jìn)行通信。當(dāng)其構(gòu)成一個獨立的處理單元需要和帶有異步通信接口的外設(shè)交換數(shù)據(jù)時,常用的方式有兩種:一種是利用dsp 的通用i/o 口線xf和bio 構(gòu)成串口,由軟件來設(shè)定通信波特率和握手方式。這種方式編程復(fù)雜,并且會大量占用cpu 時間。另一種方式是通過專用的異步通信芯片來實現(xiàn),這雖然能實現(xiàn)dsp高速數(shù)據(jù)通信,但是增加了硬件電路的復(fù)雜性。

    本設(shè)計直接利用dsp的mcbsp與相機通信。tms320vc5509有3個mcbsp,依靠數(shù)據(jù)線d(r/x)、幀同步線fs(r/x)和移位時鐘線clk(r/x)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。由clkx、clkr、fsx、fsr 實現(xiàn)時鐘和幀同步的控制。

    數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一

    要實現(xiàn)相機與dsp的串行通信首先要解決這兩種不同通信方式之間的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一問題。相機接收的每幀數(shù)據(jù)是十位,所以dsp字長要選擇16位。由于這種字長是高位先出,因此,在dsp發(fā)送數(shù)據(jù)前要對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼:先把要發(fā)送的數(shù)據(jù)位反轉(zhuǎn),然后加上起始位和停止位。

    波特率匹配

    mcbsp采樣率發(fā)生器的輸出時鐘clkg由如下等式?jīng)Q定:

    

     fclkg=fclocksource/(clkdv+1)

    

    clkdv是個8位的字段,如果輸入的參考時鐘fclocksource來自cpu,而為了實現(xiàn)高速采集,cpu要工作在144mhz,所以mcbsp采樣率發(fā)生器不可能工作在相機需要的波特率9.6khz。因此,本設(shè)計中利用dsp定時器為串口提供時鐘。定時器的計數(shù)器分為兩個:4位的預(yù)定標(biāo)器(tddr)和16位的主計數(shù)器(prd)。定時器的時鐘頻率利用公式:ftimer=fclocksource/[(prd+1)(tddr+1)]計算。此時設(shè)置:prd=0, tddr=14999,定時器就可以輸出頻率為9.6khz的時鐘信號。

    tms320vc5509與相機的串行通信接口電路中,要利用ds90lv047a把ttl電平轉(zhuǎn)換為lvds格式。此外,在mcbsp設(shè)置中要選擇來自clkr腳上的時鐘作為參考時鐘。

    數(shù)據(jù)采樣

    dsp對數(shù)據(jù)的采樣通常采用中斷的方法實現(xiàn),而dma不僅可以操作內(nèi)部存儲器的數(shù)據(jù),而且可以操作片內(nèi)外設(shè)、外部設(shè)備以及擴展存儲器的數(shù)據(jù)。所以應(yīng)用dma功能可實現(xiàn)在沒有cpu 的干預(yù)下直接對內(nèi)存映射區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    tms320vc5509提供了6個dma通道,每個通道均可單獨設(shè)置所要傳送數(shù)據(jù)的源地址、目的地址、傳送數(shù)據(jù)的長度、數(shù)據(jù)傳送的同步方式以及數(shù)據(jù)傳送完成后是否向cpu發(fā)出中斷信號等。

    dma的工作方式

    傳統(tǒng)上,為了保證采樣時不丟失數(shù)據(jù),往往在dsp與相機間加fifo來緩沖。數(shù)據(jù)首先從相機采集到緩沖區(qū)fifo里,然后再從fifo讀入到dsp內(nèi)存,這樣從相機采集到dsp就要一定的附加時間,無法實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和信號處理,而且需要額外的fifo。本文提出了一種新的dma采集方法,無需fifo卻能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速采集。

    ds90cr286的主要功能是把ccd相機輸出的lvds信號轉(zhuǎn)換為ttl信號,本設(shè)計中把ds90cr286輸出的數(shù)據(jù)直接接到dsp的外部存儲器接口(emif)數(shù)據(jù)總線上,然后dma 把源地址設(shè)置為外部存儲器的地址,這個地址要初始化,但又不能是真正存在的外部存儲器的地址,這樣dsp每次所采集的數(shù)據(jù),正是相機輸出的數(shù)據(jù)。在圖1中給出了dma方式數(shù)據(jù)采集原理

        

    

    摘 要:本文在分析dsp片上多通道緩沖串行口(mcbsp)與直接存儲器訪問(dma)的基礎(chǔ)上,提出了一種非常靈活的接口技術(shù),并設(shè)計調(diào)試了dsp與相機接口電路和程序。利用本文提出的dma接口方式,接收數(shù)據(jù)率可以達(dá)到36mbps, 完全滿足激光的實時測量。

    關(guān)鍵詞:tms320vc5509;多通道緩沖串口 ;直接存儲器訪問;接口

    引言

    在激光波長測量系統(tǒng)中,激光信號從ccd相機輸出到信號處理器的時間是實時測量激光波長的關(guān)鍵。即使采用高速單片機也無法滿足實時測量的需要,而將dsp用于相機數(shù)據(jù)采集和信號處理使這一難題的解決成為了可能。

    接口設(shè)計

    本設(shè)計采用atmel公司的aviiva m2 cl相機,該相機采用cameralink接口。dsp選用了tms320vc5509,與tms320c54x相比,該定點dsp通過增強功能單元,提高了dsp的運算能力。相機工作方式的設(shè)置通過與dsp的串行通信來實現(xiàn),采用全雙工方式,波特率固定在9.6khz,每幀數(shù)據(jù)由一個起始位、8個數(shù)據(jù)位,以及一個停止位組成。

    dsp與相機的通信

    tms320c5509 芯片只有同步串口,通常只能用于與具有同步通信接口的外設(shè)進(jìn)行通信。當(dāng)其構(gòu)成一個獨立的處理單元需要和帶有異步通信接口的外設(shè)交換數(shù)據(jù)時,常用的方式有兩種:一種是利用dsp 的通用i/o 口線xf和bio 構(gòu)成串口,由軟件來設(shè)定通信波特率和握手方式。這種方式編程復(fù)雜,并且會大量占用cpu 時間。另一種方式是通過專用的異步通信芯片來實現(xiàn),這雖然能實現(xiàn)dsp高速數(shù)據(jù)通信,但是增加了硬件電路的復(fù)雜性。

    本設(shè)計直接利用dsp的mcbsp與相機通信。tms320vc5509有3個mcbsp,依靠數(shù)據(jù)線d(r/x)、幀同步線fs(r/x)和移位時鐘線clk(r/x)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。由clkx、clkr、fsx、fsr 實現(xiàn)時鐘和幀同步的控制。

    數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一

    要實現(xiàn)相機與dsp的串行通信首先要解決這兩種不同通信方式之間的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一問題。相機接收的每幀數(shù)據(jù)是十位,所以dsp字長要選擇16位。由于這種字長是高位先出,因此,在dsp發(fā)送數(shù)據(jù)前要對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼:先把要發(fā)送的數(shù)據(jù)位反轉(zhuǎn),然后加上起始位和停止位。

    波特率匹配

    mcbsp采樣率發(fā)生器的輸出時鐘clkg由如下等式?jīng)Q定:

    

     fclkg=fclocksource/(clkdv+1)

    

    clkdv是個8位的字段,如果輸入的參考時鐘fclocksource來自cpu,而為了實現(xiàn)高速采集,cpu要工作在144mhz,所以mcbsp采樣率發(fā)生器不可能工作在相機需要的波特率9.6khz。因此,本設(shè)計中利用dsp定時器為串口提供時鐘。定時器的計數(shù)器分為兩個:4位的預(yù)定標(biāo)器(tddr)和16位的主計數(shù)器(prd)。定時器的時鐘頻率利用公式:ftimer=fclocksource/[(prd+1)(tddr+1)]計算。此時設(shè)置:prd=0, tddr=14999,定時器就可以輸出頻率為9.6khz的時鐘信號。

    tms320vc5509與相機的串行通信接口電路中,要利用ds90lv047a把ttl電平轉(zhuǎn)換為lvds格式。此外,在mcbsp設(shè)置中要選擇來自clkr腳上的時鐘作為參考時鐘。

    數(shù)據(jù)采樣

    dsp對數(shù)據(jù)的采樣通常采用中斷的方法實現(xiàn),而dma不僅可以操作內(nèi)部存儲器的數(shù)據(jù),而且可以操作片內(nèi)外設(shè)、外部設(shè)備以及擴展存儲器的數(shù)據(jù)。所以應(yīng)用dma功能可實現(xiàn)在沒有cpu 的干預(yù)下直接對內(nèi)存映射區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    tms320vc5509提供了6個dma通道,每個通道均可單獨設(shè)置所要傳送數(shù)據(jù)的源地址、目的地址、傳送數(shù)據(jù)的長度、數(shù)據(jù)傳送的同步方式以及數(shù)據(jù)傳送完成后是否向cpu發(fā)出中斷信號等。

    dma的工作方式

    傳統(tǒng)上,為了保證采樣時不丟失數(shù)據(jù),往往在dsp與相機間加fifo來緩沖。數(shù)據(jù)首先從相機采集到緩沖區(qū)fifo里,然后再從fifo讀入到dsp內(nèi)存,這樣從相機采集到dsp就要一定的附加時間,無法實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和信號處理,而且需要額外的fifo。本文提出了一種新的dma采集方法,無需fifo卻能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速采集。

    ds90cr286的主要功能是把ccd相機輸出的lvds信號轉(zhuǎn)換為ttl信號,本設(shè)計中把ds90cr286輸出的數(shù)據(jù)直接接到dsp的外部存儲器接口(emif)數(shù)據(jù)總線上,然后dma 把源地址設(shè)置為外部存儲器的地址,這個地址要初始化,但又不能是真正存在的外部存儲器的地址,這樣dsp每次所采集的數(shù)據(jù),正是相機輸出的數(shù)據(jù)。在圖1中給出了dma方式數(shù)據(jù)采集原理

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