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一种基于FPGA的多路视频通道控制系统设计

发布时间:2020-06-30 18:58:21 阅读: 来源:发泡水泥板厂家

视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。视频监控成为人们生活中不可缺少的技术。在一些危险场所,用视频监控代替人工监视,可以保证人们的生命安全。鉴于一路视频的视野范围有限,要充分收集目标的信息,就需要有多路视频来对同一个物体在不同方位进行监控。因此需要有一个良好的控制手段,确保多路视频控制稳定,可靠。针对织布机告警系统的需求,提出一种基于FPGA的多路视频通道控制系统,本系统设计利用FPGA间接控制2块MAX4312选通所需要的视频通道,实现各个视频通道间相互切换。根据开关控制信号的设计思想在FPGA中对拨动开关输入信号做去抖动处理,然后对不同的开关操作进行编码,最后将信号送给DSP进行处理。

1 系统总体结构

系统总体结构如图1所示。在1台工业织布机上安装了16个CCD图像传感器对布匹进行图像监控,通过2片MAX4312选择16路图像视频信号中的一路,经可编程视频输入器件SAA7111处理后从VP0输出数字图像信号。同时SAA7111输出相应的行、场同步信号HS,VS以及与HS锁定的时钟信号LLC、LLC2,利用这些信号在EP3C25F324C8中对图像进行预处理。然后将处理后的图像通过PPI口送给BF561中进行算法处理,最后将处理结果送给报警和状态指示装置,实现织布机告警功能。为了使图像监控更方便,该系统设计增添了电平拨动开关和脉冲拨动开关。电平开关使输入图像停止切换,固定于其中一路视频输人图像。脉冲开关可以左右拨动,每次向左或向右拨动都会产生一个很短的上升沿脉冲,同时图像向前或向后进行切换,实现手动选择视频输入通道的功能。

2 软件模块设计

2.1 开关控制信号

实际工程中,BF56l连接在FPGA上的PF引脚比较少。为了节约资源,只通过BF561中的BF9来识别2个拨动开关的动作。因此首先需要将2个拨动开关输入信号在FPGA中进行处理整合,得到合适的信号。

本系统开关控制信号的设计思想:由于设计这个信号的目的是识别开关控制动作。因此,只要任何一个开关发生了动作就需要产生一个脉冲。如果只有脉冲信号就只能知道开关发生了动作,而不知道是哪个开关发生了什么动作。所以,要识别具体是哪个开关发生了什么动作就必须配合双口RAM中的数据进行解码。该系统设计的脉冲持续时间对BF561来说并不重要,只要BF561能识别这个脉冲即可。由于系统中的2个拨动开关,一个是电平拨动开关,另一个是脉冲拨动开关,因此,只要根据电平拨动开关的动作制作相应的脉冲信号,再用这个信号与脉冲拨动开关产生的原始信号逻辑相与,就能得到所需要的目的信号。

由于拨动开关是机械触点,当其断开、闭合时会有相应的前沿、后沿抖动,为了使每次动作都只做一次响应,就必须对原始开关信号做去抖动处理。抖动信号可以分为2种:一种是时间很短的干扰信号,如高频毛刺;另一种是时间较长的干扰信号,如开关抖动。这里的拨动开关都是人为操作,因此每次触发的时间都不会很短,一般小于10 Hz。根据上述分析开关抖动信号属于后一种。因此在每次开关操作后,对其产生的信号进行连续采样,如果每次采样都是低电平或者都是高电平,就认为此信号不是抖动,确实开关状态发生了变化。整个设计过程使用Verilog硬件描述语言编写,然后在QuartusⅡ平台上编译,并采用SignalTapⅡLogic Arlalvzer对信号采样分析,调试通过后连同其他程序一起烧写进FPGA的配置器件EPCSl6中。图2~图4分别是各个开关动作去抖动前和去抖动后的实时信号采样图。去抖动模块中的部分代码如下:

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