视频监控系统中多画面处理器的设计

LOGIC公司的AL422，共需要2片。AL422是存储量为384KB×8Bits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；存储时间为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。

2.3 FPGA器件

FPGA是本设计的核心，与传统逻辑电路和门阵列相比具有不同的结构。F

PGA利用小型查找表（16×1RAM）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，D触发器再来驱动其它逻辑或驱I/O。这些模块利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现其FPGA通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现其逻辑，存储在存储单元中值决定了FPGA实现的功能；FPGA的这种结构允许无限次的重新编程。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。目前FPGA的种类很多，在本设计中选用Spartan系列的XCS05XL。该芯片是Xilinx公司推出的低价格、高性能的FPGA，其主要特点如下：

·系统门的数目达到了5000，Logic cell数目达到了238，系统资源丰富；

·具备片上可编程分布式RAM，最多可编程的RAM达3200bit；

·分布式算术逻辑单元，支持分布式DSP运算；

·灵活的高速时钟网络，内部三态总线；工作电压为3.3V。

有关XCS05XL的详细资料请参阅参考文献[1]。

FPGA的编程数据存储在单片机的FLASH ROM里。每次上电后单片机将编程数据装入XCS05XL，编程模式选从串模式，因而其22脚（M1）和24脚（M0）悬空。编程数据装入后，XCS05XL的逻辑功能就确定了；XCS05XL控制视频信号的输入及A/D转换，在其内部将每路视频信号压缩为原来的1/2，同时在单片机的控制下给每路叠加时间、日期、通道数字字符信息，然后将压缩的四路视频信号合成为一路完整的数字视频信号，并输出给D/A，形成四分割输出。

    2.4 D/A转换及输出缓冲放大

D/A转换电路将FPGA输出的数字视频信号转移成模拟视频信号，然后经过缓冲放大输出给监视器，D/A芯片选HI1171。该芯片是一种分辨率为8位，频率为40MHz的高速D/A转换器，其最大积分和微分线性误差分别为1.3LSB和0.25LSB；最小建立时间仅为5ns，在单5V下工作，功耗只有80mW。输出缓冲放大由分立元件组成。

2.5 单片机

单片机选日本NEC公司的μPD78F0034，该芯片的主要特点是：

·时钟为8.38MHz时的指令周期为0.24μs；

·ROM为32KB FLASH,RAM为1024bytes；

·可寻址空间为64KB，5个外部中断，15个内部中断；

·39个CMOS I/O，8个COMS INPUT，4个N-CH漏极开路I/O；

·1个16位定时/计数器，2个8位定时/计数器；

·1个时钟定时器，1个看门狗定时器，1个UART端口；

·支持I2C总线，有时钟信号及蜂鸣信号输出功能；

·外部数据总线8位，内部寄存器为16位；

·有8位无符号乘法指令，16位除法指令；

·工作电压范围为1.8V～5.

《视频监控系统中多画面处理器的设计(第2页)》