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- 1029342
- 性别
- 男
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近年来，随着视频监控系统在各个领域的广泛应用，作为其组成之一的多画面分割器的应用也愈来愈普遍。使用一台四画面分割器，在一台监视器上可同时监控四个目标，且只需使用一台录像机便可对四路视频信号同时录像。目前，多画面分割器有黑白／彩色四、九、十六画面分割器共六种类型。一般说来，多画面分割器除了画面分割功能外，还有视频信号切换功能及报警输入功能：视频信号切换功能是指多画面分割器有一路视频输出是输入视频信号的顺序切换，且切换时间可调；报警输入功能是指当某监控目标有异常发生时，画面分割器能报警，且画面上相应地叠加有报警信息，或将报警信息存储起来以便日后查阅。
设计多画面分割器若使用专用的DSP芯片，可满足对速度的要求，但开发周期较长，产品的调试修改及升级比较困难，且成本较高。而FPGA器件具有集成度高、体积小、功耗低、设计灵活及价格较低等优势，因而目前多画面分割器的设计基本上采用FPGA作为其中的视频信号处理器件。由于FPGA的功能由其内部的编程数据来确定，而编程数据的装载几乎都是上电后由单片机来实现的，因此多画面分割器必须要有单片机。由此可见，多画面分割器是一个以FPGA器件和单片机为核心，外加A／D、D／A、帧存储器、存储器、时钟和字符叠加等辅助芯片组成的一个系统。黑白四画面分割器的组成方框图如图1所示。下面具体介绍黑白四画面分割器的设计方法。
1 各部分电路的结构及工作原理
1．1 输入缓冲及A／D转换
该部分电路的主要功能是将输入的模拟视频信号转换成数字视频信号供FPGA器件处理，其方框图如图2所示。四路视频信号经过由FPGA控制的模拟多路选择器后，输出二路视频信号，经过缓冲放大后再送到由FPGA控制的模拟开关，然后输出给A／D，两路视频信号需要两片A／D芯片。A／D芯片选TLC5510，该芯片是一分辨率为8位、20MSPS（20兆采样点／秒）的COMS模／数转换器，在FPGA的控制下，TLC5510将输入的模拟视频信号转换成数字视频信号，然后送往帧存储器。
1．2 帧存储器
帧存储器选AVERLOGIC公司的AL422，共需两片AL422。AL422是一存储量为384K×8 bits的FIFO（First In First Out）DRAM，它支持VGA、CCIR、NTSC、PAL和HDTV分辨率，具有独立的读／写操作及输出使能控制；存取时间为15ns的高 
速异步串行存取，可在5V或3．3V电源电压下工作，标准的28脚SOP封装。
1．3 FPGA器件
FPGA是本设计的核心，FPGA与传统逻辑电路和门阵列相比具有不同的结构，FPGA利用小型查找表（16×1 RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，由D触发器来驱动其它逻辑或驱动I／O。这些模块通过金属连线互相连接或连接到I／O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储单元中的值决定了FPGA实现的功能，FPGA的这种结构允许无限次地重新编程。由此可见，用FPGA设计的产品调试修改及升级均很容易，且具有很大的灵活性。FPGA的种类很多，在本设计中选用Spartan系列的XCS10XL，该芯片是Xilinx公司推出的低价格、高性能的FPGA，其主要特点为：
（1）系统门的数目达到了10000，Logic cell数目达到了466，系统资源丰富。
（2）具备片上可编程分布式RAM，最多可编程的RAM比特数达6272。
（3）分布式算术逻辑单元，支持分布式DSP运算。
（4）灵活的高速时钟网络，内部三态总线；工作电压为3．3V。 |
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