1 引言

以往的雙目機器視覺平臺通常采用視頻采集卡與工控機，其投資大，擴展性差，可移動性差，一般僅限于實驗室研究用，實際應用較少；現有的一些設備則采用嵌入式平臺，如基于ARM等系列的處理器，但由于其系統(tǒng)頻率、芯片結構等多方面限制，系統(tǒng)構成多為前端視頻A／D轉換，由ARM進行視頻緩存、預處理、關鍵幀選取，通過網絡或PCI等接口發(fā)送至PC，在后端由PC進行目標處理，其缺點在于：在諸如需要多路處理、高精度、大數據量的視頻應用中顯得能力不夠。

由于近年DSP芯片速度與功能的快速提高，逐漸展現出其在數字視音頻領域的應用前景。DM642作為TI公司推出的一款視頻處理芯片，已在H.264等嵌入式視頻編解碼方面應用較廣，而作為雙目視覺平臺則鮮有之。筆者構建了嵌入式雙目機器視覺平臺，將兩路視頻采集、處理與一路視頻輸出等功能集成一體，給出了一個完整的硬件。

2 系統(tǒng)硬件結構框架

系統(tǒng)的硬件結構框架如圖1所示，該系統(tǒng)主要由核心板和視頻板組成。

核心板組成最小系統(tǒng)，是本系統(tǒng)的處理核心，在功能上主要完成圖像的處理工作，其上有JTAG口，可連接仿真器，用來在線調試。核心板包含兩路數字視頻輸入、一路數字視頻輸出，同時預留網絡接口、串口接口、HPI／PCI接口和部分通用IO口，并采用排針引出。

此舉的目的在于構成通用的圖像處理平臺，使不同的課題可根據各自項目要求，采用不同像素精度、采樣速率和帶寬的編解碼芯片，構成新的圖像處理系統(tǒng)，也可再配以PCI或者HPI接口，將此平臺作為PC機上的板卡或者ARM的子系統(tǒng)，構成功能更強大的嵌入式處理系統(tǒng)。

為構建雙目視覺平臺的需要(PAL制模擬視頻)，本系統(tǒng)的視頻板主要功能是兩路模擬視頻采集，并進行模數轉換，一路視頻數模轉換并模擬視頻輸出。視頻板的另一功能是電源轉換，由外接6～12 V電源，可輸出3.3 V和1.4 V直流電壓，還設置了串口接頭和網口接口用于外部通信，設計了部分，用于擴展鍵盤。

3 核心板的設計與實現

核心板的功能主要為圖像處理與接口控制，由DM642，，和組成，四者通過64 bit寬的外圍存儲器接口來連接，負責片選、頁選等邏輯控制；外部存儲器存儲圖像數據，并在圖像處理過程中存儲必要的數據和程序(見圖1中的部分)，采用2片 芯片擴展了32Mbyte(4M×64 bit)的片外存儲空間，在CEO空間提供了64 bit寬的SDRAM接口總線，大大提高了RAM與CPU的數據交互速度；4 Mbyte的AM29LV320DB90E1 存儲器，映射到CE1的低地址空間，用來Boot Loading和存儲配置信息。

本系統(tǒng)中，CE1空間被配置為8 bit寬，是8 bit寬的，所以原來的第16位數據位，復用作A3地址位。CPLD用來創(chuàng)建2根地址線，把Flash分成4頁，每頁1 Mbytes。當系統(tǒng)復位時，Flash位于第0頁。在系統(tǒng)初始化完成后，可通過CPLD控制選頁，從而實現對Flash各頁的讀寫操作。在上電或復位時，DSP會從位于外部CE1空間的Flash的起始地址拷貝1 的代碼到內部RAM地址為0處，并開始執(zhí)行。用戶需要用這1 的代碼把自己的用戶程序加載并指向起始點，開始運行。

本模塊重點與難點在于CPLD的時序設計與BootLoader程序設計。CPLD需同時顧及SDRAM，與串口芯片的地址、頁選與功能控制，并需配合DM642集成開發(fā)環(huán)境的工具Flash Burner進行在線Flash燒寫，其中不僅需要設計CPLD控制代碼，還要改寫Flash Burher的地址選通等相關代碼。

4 視頻板的設計與實現

視頻板是針對本雙目視覺平臺的功能需要進行設計，主要構建了視頻采集、輸出模塊、與外界的交互接口及電源管理模塊等。

4.1 視頻采集模塊

根據雙目視覺平臺的需要，設計了兩路視頻采集，每一路都由CCD數字攝像機以2：1隔行掃描采集，并以PAL制模擬視頻輸入到芯片，再經過完成模擬圖像轉變成數字圖像的工作，輸出數字并行信號CIF(720×576)，YUV(4：2：2)，ITU-BT656碼流(8位)，送至DM642的 進行視頻處理，DM642的 采用8位模式輸入，高位對齊(連接VP[2..9])。其框圖如圖2所示。

是此模塊的核心，DM642通過它提供I2C總線的SCL時鐘，在系統(tǒng)初始化時對SAA7113(從設備)內部的32個寄存器配置相應參數，通過RTSO的上拉、下拉操作，可改變芯片的I2C總線默認讀寫地址。