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 0 引言
   　 圖像是自然生物或人造物理的觀測系統對世界的記錄，是以物理為載體，以介質來記錄信息的一種形式。圖像信息是人類認識世界的重要知識來源。據學者統計，人類所得的信息有80％以上是來自眼睛攝取的圖像。而事實上，這種靜態的圖像已無法滿足人們對視頻信息的要求。隨著人們對視頻數據的要求越來越高，高清晰、實時性視頻數據量越來越大，視頻的實時處理難度也在逐漸增大。本文給出了一款基于DSP+FPGA的嵌入式實時視頻采集系統的設計方法，該系統可以廣泛應用于關系公共安全的場所，如銀行、機場、車站、商場等。

1 實時視頻采集系統結構
    　常見的視頻采集系統主要有兩種：一種是基于單處理器(單片機、ARM等)的視頻采集卡，特點是結構簡單，易于實現，缺點是無法實時地對視頻數據完成處理，需要使用外部處理器來完成特定的視頻處理算法，因而成本高，升級維護難度大；另一種是基于主從處理器(ARM+DSP，FPGA+DSP等)的嵌入式視頻采集卡，特點是系統高度集成，易于維護升級，可以滿足視頻采集的需求，同時可以完成特定的視頻算法，成本較低。因此，本文給出了一種基于DSP+FPGA的嵌入式視頻采集系統設計方案。其系統結構框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計
    　本系統的設計思路是通過模擬的視頻攝像頭來獲取視頻信號，然后采用模數轉換芯片SAA71 11A將模擬的PAL制式視頻信號轉換為YUV4：2：2的數字視頻信號。設計使用FPGA芯片EP1C6Q240C8作為協處理器，來完成視頻信號的緩存和視頻幀的合成，通過雙RAM的乒乓結構來實現視頻幀的完整性，并在完成視頻數據的預處理后，將視頻數據傳入到DSP中，完成特定的視頻處理算法(如壓縮等)，最后對處理完的視頻數據進行傳輸和存儲。同時，主處理器DSP還負責對視頻采集芯片進行初始化配置。其系統硬件結構如圖2所示。

2．1 視頻采集模塊
    　設計一個視頻采集系統的重要環節，通常是將外部的光信號轉換成電信號，然后通過專用的視頻轉換芯片，來將模擬的視頻信號轉換為數字視頻信號。本設計采用的是模擬CMOS攝像頭和Philips公司的高性能視頻模數轉換集成電路芯片SAA71 11A。

    　SAA7111A是Philips公司的一款高性能視頻輸入處理芯片。它共有四路模擬視頻信號輸入端，可以輸入4路CVBS或2路S視頻(Y／C)信號，也可以編程選擇四路視頻輸入中的一路或者兩路組成不同的工作模式；可實現行同步、場同步信號的自動監測、分離，或場頻50 Hz或60 Hz自動檢測，并可在PAL制和INTSC制之間自動切換，同時能對不同輸入制式的亮度信號、色差信號進行處理，實現亮度、色度和飽和度的片內實時控制；SAA7111A中的I2C總線接口可以對片內寄存器進行設置。它有32個控制寄存器，其中的22個可編程；該器件的輸出為16位V．PO總線，輸出格式有12位YUV4：1：1、16位YUV4：2：2、8位CCIR－656、16位565RGB和24位的888RGB；輸出信號可提供采樣時鐘、行同步、場同步等多種同步信號。
   　 SAA7111A可將PAL制式的模擬視信號頻轉化為YUV4：2：2的16位數字視頻數據，大小為625×720×16 bit，其中25行用作場回掃，因此，每幀的有效數據有576×720×16 bit。
2．2 視頻前端處理模塊
    　數字化后的視頻數據量一般都十分巨大。為了保證視頻數據的完整性和實時性，系統專門設計了視頻的前端處理模塊。其主要功能是完成視頻數據的緩存，視頻幀的合成，乒乓操作以及與DSP的通信。由于FPGA內部能反復編程，可以使系統簡化，減小板卡面積，易于維護，升級方便，因此，本文采用了ALTERA的EP1C6Q240C8來完成視頻前端處理功能。 </font