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基于TMS320DM642的电视跟踪系统设计

来源:嵌入式在线/作者:军械工程学院学报 付强 王春平 姚志刚?? 2007年11月08日 ?? 收藏0

  结合某电视跟踪系统的设计, 介绍了其内部集成的通用视频端口, 研究了它与编码器/解码器的无缝连接的实现方法。包括其驱动程序的构成特点和在CCS开发环境下的封装形式, 着重介绍了标准PAL视频信号的采集、处理和显示的一般实现方法。

  在现代防空火控系统中,搜索、发现并跟踪目标是整个系统的工作基础,当前最主要的探测侦察手段仍是雷达,但其本身是一个电磁波发射源,在获取目标信息的同时,也暴露了自己,容易受到反辐射导弹的攻击,并且,其无法跟踪低空目标,存在波瓣触地、多路径效应、地物干扰等影响,从而严重影响了其功能的正常发挥。

  电视跟踪系统利用高精度摄像头获取目标场景信息,转化为视频信号送到监视器,通过控制台引导(也可由雷达引导)伺服平台使目标进入捕获窗内,并对目标进行实时的捕获和检测,获得目标相对于光轴的俯仰和方位误差信号,控制伺服平台的运动,从而实现对目标的跟踪。电视跟踪系统具有分辨率高、图像可见、抗干扰性能好、成本低等优点,在军事上受到普遍重视, 在防空火控系统中已成为雷达的有力补充。

  DSP在视频、图像处理领域已经得到了广泛的应用, 特别是嵌入式系统中的应用更是

普遍。DM642 (DigitalMedia)是TI公司2003年推出的面向视频/图像处理的高性能定点DSP芯片,相对之前的C64x, 其主频达到500 ~600MHz, 最高可达720MHz,指令执行速度高达4 000~4 800 M IPS,指令集与C64X全面兼容。特别地,它拥有3个可独立配置的视频端口,可独立配置为视频采集或显示端口,均支持多种采集/显示方案和视频标准,支持RAW视频集,可以实现与一般视频编/解码器的无缝连接,并且视频信号可以采用EDMA方式快捷地在存储器与视频端口之间传输。

  系统原理与设计

  各国早期的或现役的武器系统中的电视跟踪系统多数功能都由硬件电路实现,结构复杂,对环境条件要求高,并且严重阻碍了复杂搜索、跟踪算法的实现,搜索、跟踪能力低下,尤其是不适应全空域、多架次多层次的现代空袭战。随着数字技术和图形图像处理技术的发展,电视跟踪系统也朝着数字化的方向发展,如图1。

数字式电视跟踪系统结构示意图

  本数字式电视跟踪系统采用先进的DSP数字处理器,应用模块化设计思想,不仅整体设计上实现了模块化而且系统硬件、软件的设计方面都采用模块化思想。整个系统在硬件上分6个功能模块:图像采集模块、目标跟踪和识别模块、通信控制模块、伺服控制模块、字符和信息叠加模块和电源模块;软件从功能上可分为图像采集模块、图像处理模块、识别跟踪模块、显示控制模块以及主控模块等。

  电视跟踪系统主要处理工作由核心处理板完成,处理芯片采用TMS320DM642 DSP,其显著特征是集成视频输入输出端口,分别连接着外围的视频编/解码芯片,解码芯片通过CCD采集电视信号,对其模数转换后进行跟踪算法处理,得到目标质心对视场中心的偏移量,送往伺服控制模块,驱动云台转动,实现自动跟踪。通信控制模块接受火控计算机输出的火控系统参量信号,经DSP控制完成与视频信号的叠加。具体叠加信号包括目标高度量、距离量和速度量,以及视场中心十字线,本系统设计中利用一片位于DSP和视频编码芯片之间的FPGA完成此叠加功能,由于此部分电路更侧重FPGA的功能实现,所以具体设计本文不再详述。

  DM642视频端口硬件设计

  本系统结合DM642特点,利用两个视频端口分别连接视频解码芯片和视频编码芯片( Philp公司的SAA7115和SAA7105H) ,直接搭建成视频采集、显示通道,对于编/解码芯片的编程通过I2C总线进行设定,具体技术可查询相关网站,本文侧重说明本系统的设计思路。

视频采集与显示主要硬件电路

图2视频采集与显示主要硬件电路

  图2是本系统的视频采集与显示的主要硬件电路,由于DM642本身为视频/图像处理设计,其内部高度集成了视频采集单元和显示单元,支持主流编解码芯片,有效地简化了外围电路,这里需要说明的有:

  1)本系统视频数据输入采用彩色PAL制式,输出为黑白PAL制式,中间采用YUV422编码,数据位为8位。

  2)DM642的视频端口0 (Video Port0)及其配套的控制信号首先经过信号保持及收发转换电路,之后连接解码芯片SAA7115 对应引脚。本系统适用于所有主要的标准合成视频,通过I2C总线控制其内部寄存器进行功能选择,具体操作函数封装于软件驱动部分。

  3)DM642的视频端口2 (Video Port2)被用作视频显示,这个编码器可以进行RGB、HD、NTSC、PAL编码,通过编程也可对S端子视频编码。其编程也通过I2C总线进行。


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TMS320DM642? 电视跟踪系统? PAL?

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