一种基于51单片机的可控成像系统设计

3．4 视频输出电路
CXD3172AR能输出PAL制式的模拟信号，其输入端口采用电流输出结构，通过电阻产生信号电压，但是由于系统噪声的存在，特别是模拟地和数字的干扰，信号走线长度，元器件布局等因素，对输出端可以增加一级滤波器，以提高信噪比。对于亮度信号而言，芯片内部在输出端已集成了LPF，故只需对色度信号进行处理。设置DSP输出Y／C分离信号，视频信号的带宽一般为6 MHz，色度信号副载波频率为(4．43±1．3 MHz)，图2是色度BPF的频率特性图。亮度信号和通过BPF的色度信号进入视频信号混合放大器NJM2274，其输出阻抗为75 Ω，放大后的信号可以直接输入监视器。

3．5 MCU-DSP通信
DSP处理功能可以通过MCU或软件进行控制。将DSP各控制参数通过特定的通信协议传输到DSP内部寄存器或者外部E2PROM保存，以使其实现视频信号的各种处理功能。这里的MCU为STC的STC89C52RC芯片，并且外搭基本硬件电路，使其成为最小系统。DSP控制参数有635 B，在调试的时候，可以存入DSP的寄存器组以便修改，调试完成之后，优化的参数可以存入E2PROM，使得下次掉电复位后可以继续使用。
在通信过程中，一个通信协议包传输的字节数是可变的，最高可达32 B。DSP接收到一包数据后分析它，执行控制命令，完成1次通信。一个通信包由起始字、命令字、地址字和数据字组成。因为DSP内部寄存器数量有限，在执行完上次命令之前，不会再接收任何其他控制命令。该过程被称为“通信禁止周期”，并且此时，芯片返回一个确认数据，该数据可能是写应答信号、读取数据或者通信错误代码。它的片选信号、时钟信号和输入／输出信号格式如图3所示。

3．6 MCU与DSP的接口
在不同硬件接口之间进行数据通信时必须保证其逻辑电平一致，不然通信过程中将出现各种不可预料的错误。该设计中，CXD3172AR主供电电源VDD是3．3 V，其逻辑高电平大于等于0．7 VDD，逻辑低电平小于等于0．2 VDD，它们属于LVTTL电平。通用MCU管脚一般是TTL电平，所以两者之间的通信必须经过电平转换，这里选择SN74ALVC164245作为电平转换器。 SN74ALVC164245有2组独立电源端口，分别将其与MCU和DSP各自的主供电电源相连。这样，就能通过电平转换器将3．3 V系统和5 V系统连接起来。

4 仿真和调试
图4是软件仿真图，输入数据是低位先传，每个字节有8位，字节之间延迟1个时钟周期，DSP在时钟上升沿采样输入数据，在时钟下降沿输出数据。选通信号XCS为低电平有效，为了满足系统的一定时序冗量，在DSP处理时间内(即通信禁止周期)强制将XCS置高。由于是软件仿真的原因，DO没有波形。但是为了能够测试通信是否成功，在程序里添加回读显示功能，通过4个7端数码显示管显示2个16进制回读数据，判断是否通信成功。

同时，参考DSP的几个基本功能，将其控制参数保存在程序代码中，通过外部开关的选择，MCU的P1端口读出其电平，实现各种功能的控制，其功能见表1。

完成电路板中各部分的设计以及调试后进行实验，其结果表明，MCU-DSP通信正常，可满足时序及功能要求。

5 结语
采用专业信号处理芯片及单片机实现了可控成像系统设计，完成了电路板的调试和功能实验，为后续数字信号处理提供了源图像信号。该系统具有电路实现简单可靠，功能控制方便，能够输出多种视频格式信号，具有简易灵活性。目前，将该系统已使用于低照度环境下的帧间滤波技术采集系统中，效果很好。