利用I2C总线实现DSP对增强型视频输入理器SAA7111A EVIP的配置

　　1 引言

　　图像处理系统包括图像采集模块和图像处理模块。本系统设计采用SAA7111A EVIP(EnhancedVideo Input Processor)(简称SAA7111A)完成前端图像采集，使用TMS320VC5509A完成图像处理。在SAA7111A正常工作前需要对其进行初始化配置，由于这两款器件内部都集成有I2C模块，可利用I2C总线实现对SAA7111A的初始化配置。

　　2 TMS320VC5509A内部I2C模块

　　2.1 I2C模块内部结构

　　TMS320VC5509A内部集成有I2C模块，其内部结构框图如图1所示。

　　数据发送寄存器I2CDXR、发送移位寄存器I2CXSR、数据接收寄存器I2CDRR及接收移位寄存器I2CRSR负责数据线SDA上串行数据的发送与接收；时钟同步单元用于同步I2C的输入时钟(来自DSP时钟发生器)和SCL上的时钟，并在多主设备数据传输模式下保证多个主设备时钟完全同步；多主发送传输模式下，仲裁单元对数据总线上的数据进行仲裁；预分频器对I2C模块的输入时钟分频；I2C模块中断产生单元和DMA同步事件产生单元用于触发相应CPU中断和DMA传输。控制寄／状态存器用于实现I2C模块工作模式的设定和状态控制。I2C模块通过外设总线与CPU和DMA控制器进行通信。 

　　2.2 I2C总线的数据传输

　　I2C总线为一条串行数据线(SDA)和一条串行时钟线(SCL)。SDA和SCL都支持输入／输出双向传输，连接时需上拉至高电平。则TMS320VC5509A内部I2C模块支持主设备和从设备两种模式，兼容Philip公司的I2C总线传输协议。

　　由连接至I2C总线的主设备提供时钟。时钟线SCL为高电平时，SDA上的数据须稳定，只有当SCL上的时钟信号为低电平时，SDA上的数据才改变。I2C模块在I2C总线配置为主模式时，产生START和STOP条件，如图2所示。I2C总线的数据格式支持7-bit地址格式和10-bit地址格式，数据格式如图3所示。

　　3 增强型视频输入处理器SAA7111A 

　　3.1概述

　　SAA7111A广泛应用于桌面视频、多媒体、数字电视、图像处理、视频电话的高性能视频输入处理器。

　　SAA7111A主要有以下特点：SAA7111A共有4路模拟视频信号输入端，可以为4路CVBS或2路S视频(Y／C)，可编程设置4路视频输入中的一路或者两路组成不同的工作模式；能实现行同步、场同步信号的自动监测、分离，并且行同步信号的起始位置与结束位置均可编程控制；场频50 Hz或60Hz自动检测，对不同输入制式的亮度信号、色差信号进行处理，实现亮度、色度以及饱和度的片内实时控制；I2C总线接口，配置片内寄存器，实现用户所需功能；SAA7111A输出为16位VPO总线，支持不同位宽的数据输出格式；有片内时钟产生电路，通过数字PLL锁定行同步。

　　3.2 I2C总线接口

　　SAA7111A作为从设备时，其写地址为48H，读地址为49H，配置寄存器时I2C总线上数据格式如图4所示。

　　3.3 SAA7111A片内寄存器 

　　SAA7111A内部有32个控制寄存器，22个可编程设置。本系统只用其中一部分寄存器，通过I2C总线配置这些寄存器，使其正常工作。SAA7111A片内寄存器功能如表1所列。

　　4 接口设计 

　　系统选用模式0，视频信号由SAA7111A的AIll引脚输入。SAA7111A的时钟由24.576 MHz的晶体振荡器提供，数字PLL产生同步时钟信号LLC，CREF是时钟参考信号，其频率与LLC相等，高电平时各输出信号稳定。VPO输出图像数据，每2个LLC周期输出1个16位YUV4：2：2格式的数据。同时产生的输出信号还包括水平参考信号HREF和垂直参考信号VREF。YMS320VC5509A的I2C模块的串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)直接与SAA7111A的I2C总线SDA与SCL相连．并接上拉电阻，保证I2C总线处于空闲状态时SDA与SCL都处于高电平，这样DSP利用I2C总线配置视频采集器件。SAA7111A与DSP的接口原理图如图5所示。

　　5 配置SAA7111A 

　　将TMS320VC5509A的I2C模块设定为I2C总线的主设备，地址为0000H，7位地址工作模式，传输速率为100 Kb／s；而SAA7111A作为从设备，读地址为49H，写地址为48H。

　　5.1 I2C模块初始化

　　利用I2C总线配置SAA7111A之前，应先初始化DSP的I2C模块。

　　CCS提供强大的芯片支持库，可直接调用I2C模块的芯片支持库函数完成I2C模块的初始化以及SAA7111A的配置。调用库函数之前应包含头文件csl i2c.h。I2C初始化结构如下：

　　而调用初始化函数初始化DSP的I2C模块I2C_setup(&My_Init)。 

　　由于本系统的I2C模块只用于配置SAA7111A，并不进行数据传输，无需中断I2C模块，因此中断使能关闭。

　　5.2利用I2C总线配置SAA7111A

　　DSP的I2C模块初始化后，则利用I2C总线配置SAA7111A。同样，使用CCS的芯片支持库函数实现SAA7111A的配置。发送到I2C总线上的配置数据组：

　　由于SAA7111A接收I2C总线发送的多个数据时，其子地址递增，因此在发送数据组里，第一个数据是子地址，后面依次是发送到该子地址及后面子地址的数据值。
 

　　调用写I2C总线函数，配置SAA7111A寄存器。

　　注意：发送从地址不包括读写位，而SAA7111A作为从设备的读地址为49H，写地址为48H都是包括读写位(Slave Address+W／R)。因此上面的发送从地址不是0x48，而是0x24。同样在利用芯片支持库函数进行读操作时，从地址不是0x49，而是0x24。

　　6 结束语

　　利用本文介绍的方法成功实现DSP对SAA7111A的初始化配置。SAA7111A与TMS320VC5509A都集成有I2C模块，便于配置SAA7111A。CCS提供强大的芯片支持库CSL，可直接使用这些函数便于访问片上外设。这些函数都是经过优化的，其执行效率高并不比直接使用汇编语言编写的代码低。