基于TMS320DM642的CCD圖像采集系統設計

　　2.4 OSD FPGA模塊

　　FPGA負責完成所有芯片的接口和控制，其中包括SAA7115與I2C總線的接口、復位控制信號以及與TMS320DM642的EMIF接口和外設接口等，其體系結構圖如圖6所示。本系統的OSD FPGA功能模塊的芯片型號為Xilinx XC2S300E-6PQ208C[5]，主要用來完成以下工作：

　　(1)通過寄存器使用TMS320DM642外部存儲器接口(EMIF);

　　(2)通過可編譯寄存器使用TMS320DM642的EMIF接口控制GPIO;

　　(3)產生EMIF緩沖控制信號(DIR和OE);

　　(4)提供對于PLL1708的連續控制接口;

　　(5)為FLASH產生3頁bit空間;

　　(6)使用SAA7115的同步信號。

　　2.5 電源和復位模塊

　　該系統通過單+5 V供電，在板子內部轉換為+1.4 V和+3.3 V，為各器件供電。+3.3 V為TMS320DM642的I/O口、解碼器及其他芯片的電源，+1.4 V為TMS320DM642 CPU內核電源。TMS320DM642內核電壓+1.4 V，外設I/O電壓+3.3 V，降低內核電壓主要是降低功耗，外部接口引腳采用+3.3 V電壓，便于直接與外部器件接口。由于是2種不同的電壓，所以要考慮供電系統的配合問題。在加電過程中，保證CPU內核電源先加電，最晚也應當與外設I/O電源同時加電。關閉電源時，先關閉I/O電源，再關閉內核電源。如果內核加電晚于I/O，則會發生內部總線競爭，從而產生不可預定的結果。因此，選用電源芯片TPS54310[6]獲得上述2種電壓，并利用其電源輸出有效引腳PG和允許電壓輸人引腳EN保證TMS320DM642的內核和I/O上電掉電順序。

　　為防止系統程序進入死循環或因電壓波動而產生異常，本系統用看門狗芯片來控制系統復位。這里采用TI的TPS3823-33DBVT[7]看門狗芯片，它由+3.3 V電源供電，能對電源電壓進行監控，當電源電壓降至2.93 V以下時觸發復位信號，使整個系統進入復位狀態，直至電源電壓復原，復位信號的最小長度為200 ms。同時，還含有一看門狗計時器，用來監測來自處理器芯片的跳變沿觸發信號，如果1.6 s內未接收到觸發信號，它同樣讓系統進入復位狀態并持續200 ms，這樣可在系統程序進入死循環后重新啟動系統。TMS320DM642電源與復位電路的連接圖如圖7所示。

　　3 抗干擾設計

　　由于高頻脈沖噪聲對本系統危害最大，為了提高系統的抗干擾性能，可采取以下措施：

　　(1)優化PCB印制板的設計。在本系統中應當：

　　①采用短而寬的導線來抑制干擾。時鐘引線、總線驅動器的信號線常有大的瞬變電流，其印制導線要盡可能短。對于分立元件電路，印制導線寬度在1.5 mm左右即可滿足要求;對于集成電路，印制導線寬度在0.5 mm～1.0 mm之間選擇;

　　②傳輸多種電平信號時，盡量把前、后沿時間相近的電平信號劃為一組傳輸;在雙面印制板的背面布置較大面積的地線區域，可對部件產生的高頻脈沖噪聲起到吸收和屏蔽的作用;分開模擬和數字電源層;

　　(2)增加總線的抗干擾能力。采用三態門形式的總線結構，并給總線接上拉電阻，使總線在瞬間處于穩定的高電平而避免總線出現懸空狀態。

　　本文面向實時圖像采集和處理，采用模塊化設計思想，以TMS320DM642、SAA7115、OSD FPGA等實現了視頻圖像采集和處理系統的硬件電路，該系統電路簡單、結構緊湊、調節靈活、可靠性高、實時性強的特點，通過驗證，滿足設計的應用要求，可為今后視頻圖像采集和處理的進一步研發提供參考。