图像采集与处理系统的USB通信接口设计

发布时间：2020-06-30 18:23:24 阅读：次来源：雨伞厂家

摘要：本文介绍了一种利用DSP处理DM642、CPLD及USB芯片等器件构造的带有USB接口的图像采集和处理系统。设计了USB通信接口的硬件电路,在DSP/BIOS架构上编写了USB的固件程序和主机端的设备驱动程序。该系统可用于香烟包装流水线上的条包检测等对生产速度要求较高的工业流程领域。

本文引用地址：引言

目前国内各大烟草制造企业的香烟包装都是在高速流水线上进行的，设备自动化程度高，机械和电气控制复杂，生产中经常产生包装不合格的产品。目前的解决方法主要是通过采集卡将烟包图像传输到工控机中，应用图像处理技术[1]，检测出不合格的产品。这是一种 PC-based 的检测方法。现有的采集卡一般不具备图像处理的能力并且多是PCI 接口，存在安装和使用不方便，不支持热插拔等问题。

本文提出了一种应用TI 公司高性能DSP 处理器TMS320DM642，视频解码器和Altera 新推出的CPLD EPM240 组成的嵌入式的具有初步图像处理功能的采集系统[2]。应用USB 接口将检测到的不合格产品图像信息实时传输到工控机上，供生产人员做进一步分析和统计包装中出现的问题，以及时对生产设备进行维护，降低企业生产成本。

2 系统设计

DSP 处理器[3]的视频口接收视频解码器输出的视频数据，采集一帧图像，通过EDMA[4] 将缓存在视频口FIFO 中的数据搬移到SDRAM 中。经过图像处理判定有无反包，拉线错位及破损等错误。若要剔除烟包，工控机发出读请求唤醒USB 芯片EZ-USB SX2（CY7C68001） [5]，DSP 启动EDMA 将SDRAM 中的图像传输到USB 的FIFO（EP6）中。系统框图如图1 所示。

图1 系统结构图

DM642 是TI 公司推出的一款面向多媒体应用的定点数字信号处理器，设计主频为 500～ 720MHz，采用C64x 内核，2 级存储器结构，同时片上还集成了视频口(VP)，外部存储器接口（EMIF）等丰富的资源。DM642 特有的EDMA 负责片内L2 存储器与其他外设之间的数据传输。EPM240Z 是Altera 最新推出的MAX II Z 系列CPLD。该系列采用非易失的嵌入Flash 工艺，以及创新的查找表(LUT)逻辑结构，突破了传统宏单元器件的成本和功耗限制。在MAX 系列基础之上，功耗只有十分之一，而容量增加了四倍，性能提升了一倍。

EZ-USB SX2（CY7C68001）集成有USB2.0 收发器，串行接口引擎SIE，4KB 的FIFO，可以选择的8 位或16 位总线方式。片上SIE 能完成大部分的USB 协议操作，简化了用户设置代码，但由于其内部不含微处理器，应用层协议由DSP 编程实现。