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如何实现基于1394b接口的车载嵌入式图像实时采集与显示系统设计?

如何实现基于1394b接口的车载嵌入式图像实时采集与显示系统设计?

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贺楠

2021-12-27 11:23:14
1.总体设计方案概述

系统分为4个模块,图像采集模块使用1394接口,采集卡保存图像数据,压缩图片;图像处理模块中,DM8168开发板嵌入Qt界面,通过电平转换芯片将信号传给FPGA,数模转换芯片与VGA接口相连直接输出采集的图像;图像传输模块中,通过Cammera link线将图像传给PC机;图像缓存模块使用二级缓存,有助于图像处理。
主要硬件&芯片列表
[tr]名称用途[/tr]
东芝1/3型640Hx480V像素火龙CCD相机CSFV90BC3-B将图像转换成电信号
西霸FG-EFWB-V1T-003BI-1-BC01型板卡PCIE采集卡
DM8168 开发板通过Qt给图像嵌入界面
LM 7805将+12V转为+5V
AMS1117-3.3+5V转为+3.3V
SP3232ECA电压转换芯片
DS90CR287MTD电平转换芯片,将从FPGA发送来TTL信号转换成4路串行差分LVDS信号和1路串行差分LVDS 时钟周期信号
ADV7123KST140图像输出模块的数模转换芯片,与VGA接口相连直接输出采集的图像
DS90LV019TM电平转换芯片,与串口MAX3232 相连的差分信号驱动器,一个具有差分发送和差分接收功能的转换芯片实现LVDS信号和TTL信号之间的相互转换
LM2596-5.0五端稳压集成模块
AMS1117-3.3降压模块
SPX3819-1.2降压模块
MAX3232ESE串口电压转换
EP4CE15F256FPGA芯片
M25P64串行FLASH,FPGA程序下载的配置芯片
AM29LV160并行 FLASH,配置芯片
K4S641632K-UC60SDRAM芯片
IS61LV25616SRAM芯片
2.火龙相机参数

[tr]指标参数[/tr]
型号CSFV90BC3-B
外形尺寸44×29×44mm/(不含突起部)
图像分辨率VGA-640(H)×480(V)
帧速90 fps
最大帧速190 fps
接口IEEE Std 1394b-2002
靶面尺寸4.88mm×3.66mm(1/3type)
正方像素尺寸7.4μm×7.4μm
电源DC8V ~ 30 V IEEE1394 电缆供电
协议IIDC 1394-based digital camera specification
3.1394b-PCIE卡

扩展3个1394b 外部接口和1个1394a 共享对内接口,正好可以通过线缆与火龙相机连接,此采集卡支持即插即用,且兼容的IEEE 1394~1995 任何一种形式的高性能串行总线,兼容符合IEEE 1394a-2000 标准,支持800/400/ 200/ 100mbps数据传输率。

   西霸 FG-EFWB-V1T-003BI-1-BC01 型板卡
4.主板

DM8168 开发板以Ti TMS320DM8168 Davinci数字媒体处理器为核心,并将ARM、CPU、DSP内核、视频及音频协处理器、3D图形加速引擎进行集成并与外设组装,做到小型化实用化。
DM816 开发板的硬件配置如下:



  • 采用 TI TM320DM8168 DaVinci 数字媒体处理器
  • 1GB DDR3 DRAM;256MB NAND flash
  • 4 路音频/复合标清视频输入
  • HDMI、YCbCr和复合视频输出
  • 1个UART 接口
  • 1个USB2.0 高速/全速客户机接口
  • 1个SATA 硬盘接口
  • 支持立体声输入/输出
  • 10/100/1000Mbps 以太网 MAC(EMAC)
  • 可配置的 boot-load 选择
  • 4个用户指示灯,4个用户拨码开关
  • 子板扩展接口
  • 20PIN TI JTAG 仿真接口
  • 单一+12V 电源输入,电流消耗:1A
  • 尺寸:150mm x 110mm
  • 工作温度:0-70 摄氏度,可选支持扩展温度-45 – 80摄氏度

5.电源转接板

6.底板

底板主要功能是通过电平、电压转换芯片为核心板提供合适的信号及电压。其中包括图像输出模块的电平转换芯片DS90CR287MTD,它和 26-pin的MDR相连经Camera Link线输出采集的视频,另外一个就是数模转换器ADV7123KST140,它与VGA接口相连直接输出采集的图像。还有与串口MAX3232 相连的差分信号驱动器DS90LV019TM,剩下的一个是五端稳压集成模块LM2596-5.0。
(1)串口通讯模块
由于底板要和PC机进行通讯,这需要选用一个具有差分发送和差分接收功能的转换 芯片实现LVDS信号和TTL信号之间的相互转换,本设计中采用的是DS90LV019TM电平转换芯片。
常用的串口威廉希尔官方网站 芯片有 MAX232 和 MAX3232,MAX232 的供电电压是5.0V,MAX3232 的供电电压是 3.3V,由于系统中所用的芯片的供电电压大多是 3.3V,所以选用 MAX3232 芯片更合适,这样就使得布线时电源层更容易。设计中选用了美信公司的MAX3232ESE。
(2)稳压模块
五端稳压集成模块 LM2596-5.0
(3)图像输出模块
两种图像输出接口,一种是通过VGA口直接在液晶显示屏上显示采集的图像,另一种是通过26-pin的MDR经Camera Link线与PC机相连来输出图像。
1) VGA 口输出图像
选择了 ADV7123KST140 作为我们的图像输出模块的数模转换芯片。、
2))Camera Link口输出图像
通过Camera Link线输出经核心板FPGA处理过的图像,需要考虑到电平的变化,要将 TTL信号转化成低电压差分信号(LVDS)输出到PC机上再显示图像。

7.Cyclone IV核发板



   图中1为FPGA芯片EP4CE15F256,2为SDRAM芯片K4S561632K-UC70,3为SRAM芯片IS61LV25616,4为串行FLASH 芯片M25P64,5为并行FLASH芯片AM29LV160,6为 2.0mm(22*2)排座,7为50M双晶振
1)FPGA芯片的选择
系统设计最后选择的型号是 EP4CE15F256,其物理尺寸为 17mm×17mm,1.0mm间距,具有 15408个LEs逻辑单元,56个M9K RAM存储块,同时4个PLL,8个用户I/O块共343个最大I/O引脚接口165个可用接口和53个LVDS接口。
2)FPGA 配置芯片的选择
选用了M25P64 芯片作为FPGA程序下载的配置芯片,该存储器有16M字节,且带有先进的写保护机制和高速SPI总线访问。
3)图像缓存模块
选用了三星公司的一款SDRAM,其具体的型号为K4S641632K-UC60,封装形式为54 引脚的TSOP封装。
选用ISSI公司的SRAM芯片IS61LV25616。
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