基于DSP的视频图像压缩系统的设计方案

3.1 视频采集电路设计

视频信号的采集电路很多，其基本工作方法可分为两种：独立采集法和处理器采集法。前者采用专用图像采集器件，自动完成图像采集、存储器地址生成以及图像数据的存储和刷新，除了对采集模式进行设定外，处理器不参与采集过程，这种方法的特点是采集过程不占用CPU的时间、实时性好、适合活动图像的采集，但电路较复杂，成本较低。而后者采用普通视频A／D转换器和帧存储器实现图像的采集。整个采集过程在CPU的控制下完成，由CPU启动A／D转换、读取A／D转换数据、将数据存入帧存储器等，其特点是占用CPU的时间、实时性差，不适合视频图像的实时采集，但电路简单、成本低。本系统采用第一种方案，即采集电路由专用图像采集器件SAA7110和相应的外接电路等组成。
专用视频图像编解码器SAA7110可以提供16位的数据接口，通过I2C接口选择访问和控制SAA7110内部不同寄存器的数据。通过此接口，由51单片机设置SAA7110的工作状态和图像压缩效果，如图像的总亮度、像素的最大亮度和最小亮度、色调处理等信息，以便为DSP调整压缩效果提供依据。

SAA7110有6个模拟信号输入通道，2个8-bit视频CMOS模数转换电路，具有完全可编程静态增益和自动增益控制电路，针对PAL、NTSC和SE-CAM提供亮度、色调信号处理，对所有电视信号标准提供水平和垂直方向上的同步侦测，为PAL制式提供UV信号延迟线来纠正色调相位误差，在YUV总线上提供768／640抽样，支持4：2：2和4：1：1的YUV输出格式在8-bit分辨率上，用户可编程亮度控制能有效矫正光学偏差，对所有制式要求采用26.8 MHz晶振；同时SAA7110提供实时状态信息输出(RTCO)，为YUV总线提供亮度色饱和度(BCS)控制。

3.2 USB传输电路设计

USB传输电路的目的是将DSP处理好的图像信息通过USB总线传送给PC进行处理和保存。本系统采用Philips公司的ISP1581 USB接口电路，该器件符合USB2.0规范，数据传输速率达到480 Mb／s。能够满足图像数据传输要求，同时可通过主机向下发送指令和接收数据。ISP1581与TMS320VC5402的通信通过一个高速的通用并行接口实现。

TMS320VC5402外部存储器接口使用16位数据线。ISP1581也可配置为16位数据线的通用处理器连接模式，故可直接连接。ISP1581只有85个寄存器单元，使用8位地址线，可直接与TMS320VC5402地址线的低8位连接，使用CSO片选空间。因为ISP1581相对TMS320VC5402来说是低速设备，所以在应用中使用了READY接口信号。

TMS320VC5402具有丰富的I／O口资源，与ISP1581的控制信号接口十分方便。在设计中，选择TMS320VC5402的GPIOF7产生ISP1581的复位信号，在需要ISP1581复位时，产生一个宽度大于500μs的低电平脉冲。采用GPIOF0和GPIOF9控制EOT和WAKEUP，执行相应的功能。TMS320VC5402和ISP1581及PC的接口电路如图4所示。

4 软件系统设计

本系统的主要功能是对监控现场的全电视信号进行实时采样，然后对图像数据进行编码压缩并通过USB总线将图像数据传送给主机。
系统的主程序流程如图5所示，可分为初始化、图像采集、压缩编码和数据传输4个主要模块。

系统上电或复位后，DSP在收到主机的命令之前按缺省模式执行图像采集和编码压缩，收到主机命令后按命令要求执行图像采集和编码压缩；在图像采集和压缩编码过程中，DSP不停地检测总线，以便及时正确地发现主机命令。DSP接收到主机命令后，应尽快发送图像压缩数据，以尽量减少主讥的等待时间。

5 结束语

实践证明：本系统具有成本低、编程灵活和可靠性高等优点。而且压缩板体积小，便于携带安装，能在脱机状态下很好地完成图像压缩；利用TMS320VC5402获得了很高的图像处理速度和图像质量；利用USB2.0技术实现了图像数据的高速传输。