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图3 软件控制流程

　2．1 FPGA模块功舵买现

　　FPGA控制部分用于对视频信号进行预处理并且等待DSP发送切换命令。其基本思路为：当某一路视频信号经过AD9203之后，输出的视频量化信号被送进FPGA做预处理，然后被送入DSP进行算法处理，同时FPGA等待DSP根据场信号发送的视频通道切换命令。

　　在实验过程中发现，DSP对图像的搜索是以行信号的上升沿(或者下降沿)为触发的，因此需要行信号有一个稳定的上升沿(或者下降沿)。由于信号在分离传输的过程中可能会产生抖动，导致信号的上升沿(或者下降沿)不稳定，从而影响DSP对视频信号的判断。若仍然以这个不稳定的行信号(VIDEO_Hs)作为DSP搜索图像的标志，则其接收的图像将会在相邻两行出现错位的现象，用肉眼看到的图像漂移现象。图4中(a)图像是以VIDEO_Hs信号为标志接收的图像。这就需要FPGA对行(VIDEO_Hs)信号做去抖动处理，但是FPGA接收到的信号只有EL4583分离出来的行信号，无法分辨信号上升沿(或者下降沿)的具体位置。因此FPGA根据需要产生1个行标志信号(H_flag)，来取代不稳定的行信号(VIDEO_Hs)，然后将行标志信号(H_flag)和场信号(VIDEO_Vs)送给DSP，以便对视频信号做出准确判断。图4中(b)图像是以H_flag信号为标志接收的图像。

图4 以不同标志接收图像的比较

　　2．2 PPI口的设置

　　FPGA和DSP之间的数据通信是通过PPI口实现的。PPI(并行外部接口)是半双工形式，具有双向端口，最大可进行16位数据的输入输出。 PPI有5个存储器来控制其操作。其中PPI控制寄存器(PPI_CONTROL)设置了PPI口的操作模式、控制信号极性以及端口的带宽。在本设计中，设置PPI_CONTROL为0x00EC，将PPI的工作模式设置为ITU_656模式，端口的宽度设置为8位，并且仅仅为接收数据的模式。由于每个在DMA总线上的PPI_CLK_initiated事件(即输入或输出操作)都处理16为实体，也就是说如果传输的数据不是16位，则把数据的高位补0凑成16为数据。这种情况下，更有效的办法是把数据打包，即把2个FPGA传输的8位数据合成1个16位的数据，再进行传输，这样有效地利用了资源，提高了传输效率。

　　2．3 DSP控制功能实现

　　DSP控制功能的实现过程，首先设置DSP的PF此脚，以便判断PF引脚上的中断信号。定义FPGA与DSP的中断信号的通信是通过PF6和PF7传送的，然后对DMA(直接存储器访问)进行设置，在对视频信号进行处理时，分别处理奇偶场信号，也就是在某一时刻只处理信号的奇数场或者偶数场，以便提高信号的处理速度。这就需要把视频信号的奇偶场分别存储，在设置DMA时，将奇偶场信号数据存储在不同的地址下面。

　　当DSP通过PF引脚接收到FPGA发送的信号时开始实现其控制功能，具体控制切换的过程为：DSP在接收到PPI口传输的第一个VIDEO_Vs信号时，通过场计数器(VsCount)开始对视频信号进行计数，然后读取VsCount的数值，当VsCount的计数达到切换要求时，DSP将发送一个切换命令给FPGA，即在某一地址下面写一个数值，让FPGA通过DSP_A和DSP_D读取命令完成视频通道的切换。由于在视频通道切换的前后，两个通道的场信号可能会出现不同步的现象，所以在通道切换后的第2场开始搜索图像，图5分别是DSP从第1场和第2场开始接收图像的结果。

图5从不同场开始接收图像的比较

　　3 系统测试结果

　　实验对24路视频信号进行切换，并且设定每一路视频信号的切换时间为6场，也就是每经过6场信号的时间就对视频通道进行一次切换。不同视频通道之间切换时的稳定时间也不会超过一场，也就是说，两通道之间在切换之后在一场之内就可以稳定。实验结果表明，该系统能够稳定、可靠地实现多视频通道之间的切换，可以在一套监控设备上添加多个摄像头对不同的场景进行实时监控，这样不仅有效解决了传统监控系统监视目标单一的缺点，而且提高了监控效率，降低了监控成本。

　　4 结束语

　　首先简单介绍了整个系统硬件架构和芯片的性能，描述了整个系统的工作流程，然后着重阐述了DSP和FPGA对多视频通道的控制与选通。FPGA整个设计程序是在QuartusⅡ平台上用Verilog硬件描述语言编写，DSP程序在VisualDSP++编译成功，二者都经过多次调试验证。该系统设计已成功应用于多场景监控告警系统中，准确、可靠地切换不同视频通道。

关键词： 切换 控制 通道 视频 DSP FPGA 基于