烟台大学 许兵 邵左文 毕文
快速发展的汽车产业为车载电子产 品提 供 了 广阔 的 应 用 市场 ，如车 载 的
“红外监视”、“倒车雷达”等视频监视设 备，为驾驶员既带来了方便，也带来了 安全。这些监视设备离不开视频图像采 集，而视频图像采集的关键环节就是视 频信号的 AD 转换。传统的视频图像采 集系 统一 般采 用专 门的 图像
采集芯片，如 SAA7110 视频 解码芯片，自动完成图像的采 集；缺点是电路复杂、成本高，
不方 便对 其进 行软 件编 程和 升级，进而其采集图像的精度 和速度也受到制约，对非标准 视频信号适应性不好。
本设计采用 DSP 的片上 ADC 实现 图像 采 集 ，不需 要 专 业的 视 频 解 码芯 片，虽然不能完成图像的自动采集，但 是具有电路简单、成本低、易于维护和 升级的特点。更重要的是可以对其进行 软件编程，以适应不同标准视频信号的 采集。用 DSP 和 CPLD 搭建数据采集系 统时，不必外接专业的图像采集芯片，
避免了复杂的硬件设计，同时提供了足 够的处理能力。本设计采用 TI 公司的 TMS320F2812 芯片采集图像，并搭建
己的需要更换图像处理器，以满足不同 的图像处理要求。
1 视频预处理
模拟视频信号中包含有视频亮度信 号、视频色度信号、视频同步信号。视 频信号的峰峰值为1V，并且其同步信号 电平低于零电平。而 F2812采用的 ADC 量程为 0～3V，因此在视频 转换之前，需要对其进行Y/
C 分离、同步分离、电平钳 位、幅度放大等预处理。
① Y / C 分 离 和 电 平 钳 位
本系统采用飞利浦公司 的 TDA9181 和 TDA9143 芯 片进行 Y/C 分离。TDA9181 是多标准 动态梳状滤波器，由延时、加法器、减 法器、带通滤波器组成，支持 PAL B、
G、H、D、I、M、N 及 NTSC M 标 准的梳整，可以为其相关制式的视频信 号进行 Y/C 分离。TDA9181 还能对输 入的信号进行电平钳位。
TDA9143是一种由 I2C总线控制的 PAL/NTSC/SECAM 解码器，可以为 TDA9181 提供 Y/C 分离所需要的沙堡 脉冲信号和色副载频信号。
TMS320C6416t 处理图像，实现了基于 DSP 的视频图像采集。
视频图像采集的系统方案
视频图像采集包括视频预处理电路 和 A/D 转换电路，其结构框图如图 1 所 示。
首先对获取的图像信号进行同步信 号分离，将分离出来的同步信号连接至 CPLD。视频信号在经过电平钳位、幅度 调整等预处理后，将其连接到 F2812 的 ADC 输入端。
F2812 通过 XINTF 将其片上 ADC 的结果输出至 CPLD，CPLD 根据分离 出的同步信号的时序关系将视频亮度信 号通过 HPI 传输给图像处理器 C6416t 进行图像处理。其中，本文主要设计的 是前端图像采集部分，用户可以根据自 图1 视频采集结构框图
应用设计：汽车电子
TDA9181 和 TDA9143 接口原理图 如图 2 所示。
② 视 频 缓 冲 器
由于视频信号的峰峰值为 1V ，而 F2812 的 ADC 量程为 0～3V，所以为了 更好的进行视频采样，需要对视频信号 放大 3 倍。
系统采用的 AD8066是高压、高速、
低功耗和大电流的轨对轨输出的单路和 双路运算放大器，其微分增益误差和微 分相位误差分别为 0.01 % 和 0.02%，
7MHz 带宽的增益均匀性为 0.1dB，非 常适合视频缓冲应用。
AD8066 用作视频缓冲器的原理图 如图 3 所示。
③ 同 步 分 离
同步分离采用 NS 公司的 LM1881 芯片。LM1881 能够从峰峰值为 0.5～
2V 的 PAL、NTSC 和 SECAM 视频信 号分 离出 各 种同 步信 号 ，如图 4 所示
（a：复合视频信号，b：复合同步信号，
c：场同步信号，d：奇偶场信号，e：突 发 / 后肩信号）。此外，LM1881 还可应 用于非标准视频信号的同步分离，原理 如图 5 所示。
2 视频 A/D 转换器
TMS320F2812 为 32 位定点可编程 处理器芯片，最高频率为 150MHz，可 以方便地与其他处理器连接，片上12位 ADC 最高采样带宽可达 12.5MHz，拥 有相当于 16 级的 FIFO，使片上 ADC 能 达到上限工作速率,实现每 80ns 采集 1 个数据。此外，TMS320F2812可以方便 的进行软件编程，以适应不同标准的视 频信号，故采用 F2812 用作 AD 转换。
图 2 Y/C 分离原理图
图 3 AD8066 视频缓冲器原理图
图 4 同步分离
图 5 LM1881 分离原理图
应用设计：汽车电子
采用级联、连续自动排序模式工作 流程图如图 6 所示。
3 视频图像处理
本 系 统 设 计 了 用 C P L D 外 扩 TMS320C6416t 处理图像，用户可以根 据自己的需要更换图像处理器，以达到 后，一路给 TMS320F2812 变成数字信 号，另一路给 L M18 8 1 分离出同步信 号。
② 将 F2812 采集后的图像数据通 过其 XINTF 传输至 CPLD；将 LM1881 分离出奇偶场信号和复合同步信号也交 TMS320F2812 片内的 AD 转换器最高 采样带宽可达12.5MHz，因此在速度方