一種基于FPGA的多路視頻通道控制系統設計

　　視頻監控以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。視頻監控成為人們生活中不可缺少的技術。在一些危險場所，用視頻監控代替人工監視，可以保證人們的生命安全。鑒于一路視頻的視野范圍有限，要充分收集目標的信息，就需要有多路視頻來對同一個物體在不同方位進行監控。因此需要有一個良好的控制手段，確保多路視頻控制穩定，可靠。針對織布機告警系統的需求，提出一種基于FPGA的多路視頻通道控制系統，本系統設計利用FPGA間接控制2塊MAX4312選通所需要的視頻通道，實現各個視頻通道間相互切換。根據開關控制信號的設計思想在FPGA中對撥動開關輸入信號做去抖動處理，然后對不同的開關操作進行編碼，最后將信號送給DSP進行處理。

　　1 系統總體結構

　　系統總體結構如圖1所示。在1臺工業織布機上安裝了16個CCD圖像傳感器對布匹進行圖像監控，通過2片MAX4312選擇16路圖像視頻信號中的一路，經可編程視頻輸入器件SAA7111處理后從VP0輸出數字圖像信號。同時SAA7111輸出相應的行、場同步信號HS，VS以及與HS鎖定的時鐘信號LLC、LLC2，利用這些信號在EP3C25F324C8中對圖像進行預處理。然后將處理后的圖像通過PPI口送給BF561中進行算法處理，最后將處理結果送給報警和狀態指示裝置，實現織布機告警功能。為了使圖像監控更方便，該系統設計增添了電平撥動開關和脈沖撥動開關。電平開關使輸入圖像停止切換，固定于其中一路視頻輸人圖像。脈沖開關可以左右撥動，每次向左或向右撥動都會產生一個很短的上升沿脈沖，同時圖像向前或向后進行切換，實現手動選擇視頻輸入通道的功能。

　　2 軟件模塊設計

　　2．1 開關控制信號

　　實際工程中，BF56l連接在FPGA上的PF引腳比較少。為了節約資源，只通過BF561中的BF9來識別2個撥動開關的動作。因此首先需要將2個撥動開關輸入信號在FPGA中進行處理整合，得到合適的信號。

　　本系統開關控制信號的設計思想：由于設計這個信號的目的是識別開關控制動作。因此，只要任何一個開關發生了動作就需要產生一個脈沖。如果只有脈沖信號就只能知道開關發生了動作，而不知道是哪個開關發生了什么動作。所以，要識別具體是哪個開關發生了什么動作就必須配合雙口RAM中的數據進行解碼。該系統設計的脈沖持續時間對BF561來說并不重要，只要BF561能識別這個脈沖即可。由于系統中的2個撥動開關，一個是電平撥動開關，另一個是脈沖撥動開關，因此，只要根據電平撥動開關的動作制作相應的脈沖信號，再用這個信號與脈沖撥動開關產生的原始信號邏輯相與，就能得到所需要的目的信號。

　　由于撥動開關是機械觸點，當其斷開、閉合時會有相應的前沿、后沿抖動，為了使每次動作都只做一次響應，就必須對原始開關信號做去抖動處理。抖動信號可以分為2種：一種是時間很短的干擾信號，如高頻毛刺；另一種是時間較長的干擾信號，如開關抖動。這里的撥動開關都是人為操作，因此每次觸發的時間都不會很短，一般小于10 Hz。根據上述分析開關抖動信號屬于后一種。因此在每次開關操作后，對其產生的信號進行連續采樣，如果每次采樣都是低電平或者都是高電平，就認為此信號不是抖動，確實開關狀態發生了變化。整個設計過程使用Verilog硬件描述語言編寫，然后在QuartusⅡ平臺上編譯，并采用SignalTapⅡLogic Arlalvzer對信號采樣分析，調試通過后連同其他程序一起燒寫進FPGA的配置器件EPCSl6中。圖2～圖4分別是各個開關動作去抖動前和去抖動后的實時信號采樣圖。去抖動模塊中的部分代碼如下：