CN105657255B - Usb免驱动视频采集卡数据采集方法 - Google Patents

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刘伟
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Abstract

本发明涉及一种视频采集方法，特别是一种USB免驱动视频采集卡数据采集方法。本发明要解决的技术问题是提供一种无需安装驱动，即插即用，操作系统兼容性强的USB视频采集卡数据采集方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：USB视频采集卡通过UVC/UAC协议，将AV或S‑Video信号和声音信号通过USB接口发送给USB Host。AV信号支持的PAL/NTSC制式经过视频模块Scalar Down处理，形成USB可以接收的分辨率及帧率，视频播放器播放或采集AV/S‑Video信号输入的视频，完成USB视频采集卡数据采集。

Description

USB免驱动视频采集卡数据采集方法
技术领域
本发明涉及一种视频采集方法，特别是一种USB免驱动视频采集卡数据采集方法。
背景技术
视频信号通过USB采集，系统采用多颗芯片，输入数据不做太多处理，直接传输到电脑。输入接口判断、数据隔行处理及制式转换等需要电脑来处理，传输视频播放需要安装驱动，不同系统的兼容性比较差。
本发明USB视频采集卡视频采集方法采用UVC/UAC协议，无需安装驱动，可兼容不同操作系统，即插即用，实现高度集成，系统单芯片实现视频采集传输功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无需安装驱动，即插即用，操作系统兼容性强的USB视频采集卡数据采集方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
USB视频采集卡通过UVC/UAC协议,将AV或S-Video信号和声音信号通过USB接口发送给USB Host。AV信号支持的PAL/NTSC制式经过视频模块Scalar Down处理，形成USB可以接收的分辨率及帧率，视频播放器播放或采集AV/S-Video信号输入的视频，完成USB视频采集卡数据采集。
输入的视频信号AV或S-Video信号自动识别，内建3D TVD视频处理，得到最优的视频效果，隔行处理在芯片内部，加入Scalar 算法，输出的信号模式调整成UVC/UAC都可以支持的模式，因此无需驱动。
本发明提供的USB免驱动视频采集卡，处理模块包括：
微控制单元MCU模块：内建8051微控制器；支持3个中断；4个双向CMOS I/O 端口(其中2个I/O用于模拟I2C接口，与外部EEPROM进行通讯)；1个定时器；1个可编程LED输出控制端口；
Video模块：支持PAL/NTSC制式CVBS信号输入；支持PAL/NTSC制式S-Video信号输入；内建2路10bit ADC for Video数据采样；
Audio模块：支持外部音频ADC采样或内建音频ADC采样；支持立体声输入；
USB2.0模块：高速USB模块包含4个端点，支持USB2.0 480 MHz传输；
时钟：晶体谐振器12Mhz输入；内建锁相环PLL倍频至480MHz；
复位模块：内建上电复位模块；
电源：USB 5V供电电源。
本发明具有的优点和积极效果是：采用Scalar技术，自动调节画面尺寸、模式及帧率，兼容不同的信号源和显示终端，实现图像完整显示。采用3D的视频处理技术，画质清晰稳定。无需安装驱动，兼容各种通用播放器，节省成本。
附图说明
图1是传统USB视频采集卡系统架构图；
图2是本发明USB免驱动视频采集卡系统架构图；
图3是本发明USB免驱动视频采集卡Video处理单元结构框图；
图4是本发明USB免驱动视频采集卡Video处理单元ADC到TVD输出信号特性分解图；
图5是本发明USB免驱动视频采集卡MCU处理单元LED输出控制图；
图6是本发明USB免驱动视频采集卡MCU处理单元GPIO结构图；
图7是本发明USB免驱动视频采集卡MCU处理单元自增定时器功能框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明USB免驱动视频采集卡数据采集方法，它包括如下步骤：
步骤1，Video处理单元。Video模块输入有2路ADC，支持1路AV信号 和1路S-Video信号，输入接口可自动检测。Video模块主要包括Video ADC，TVD处理，Video Process，数据打包及USB2.0传输；
Video处理单元通过2路 10bit ADC实现对模拟信号AV/S-Video的采样量化，TVD对量化后的数据进行时钟恢复和信号色度处理，自动增益AGC调节，进行信号钳位及降噪处理等；
处理完成的数据经过Scalar模块进行帧频和分辨率调节，达到USB2.0的传输要求，Scalar模块处理的系数任意可调，解决不同信号源出现的黑边或溢出问题；
数据打包后通过USB接口，兼容USB2.0协议，采用UVC协议传输到PC端，固件Firmware在上电的枚举阶段判断CVBS/S-Video信号为PAL或NTSC制式后通知USB Host，输入到数据打包模块的VSync信号下降沿会产生中断请求，Firmware可读取内部寄存器判断该信号的当前状态。Firmware可结合内部寄存器判断一帧数据是否已写入USB视频采集卡，数据打包及传输采用High Speed模式，传输速度达到480Mhz；
步骤2，Audio处理单元。Audio模块输入有2路24bit ADC，支持立体声输入，支持常用的48K音频格式，同时也支持外部ADC数据输入；
Audio 数据流处理过程：
设置Audio Enable=1，Audio模块工作，设置Audio ADC SEL选择内部ADC或者外部ADC；
硬件通过DMA将ADC采集到的数据通过DMA写入USB FIFO；
USB 接收到PC发出的IN包，通过Endpoint2将数据发送给Host；
Host根据UAC协议解码数据流；
步骤3，MCU处理单元与外设；
MCU处理单元内建1T 8051微控制器，支持3个中断源，处理USB数据传输及通讯。外设资源包括1个LED控制器，4个可编程双向IO，1个26 bit自增定时器。MCU处理单元内建一个硬件LED输出控制器，指示系统信号是否正常，主要通过设置一个26 bit计数器输出方波；
Audio、Video处理单元数据由DMA到USB的时候，由硬件状态机来确保不会起冲突，MCU可以访问USB Controller，通过操作MCU时序保证Audio、Video数据传输不起冲突。

Claims (1)

1.一种USB视频采集卡数据采集方法，其特征在于，Video处理单元对模拟信号AV/S-Video的采样量化；
TVD对量化后的数据进行时钟恢复和信号色度处理；
处理完成的数据经过Scalar模块进行帧频和分辨率调节，以达到USB2.0的传输要求；
数据打包后传输到PC端，固件Firmware在上电的枚举阶段判断CVBS/S-Video信号为PAL或NTSC制式后通知USB Host，输入到数据打包模块的VSync信号下降沿会产生中断请求，Firmware读取内部寄存器判断该信号的当前状态，Firmware结合内部寄存器判断一帧数据是否已写入USB视频采集卡；
设置Audio ADC SEL选择内部ADC或者外部ADC；
将ADC采集到的数据通过DMA写入USB FIFO；
USB接收到PC发出的IN包，将数据发送给Host；
Host解码数据流；
MCU处理单元内建一个硬件LED输出控制器，指示系统信号是否正常，MCU可以访问USBController，通过操作MCU时序保证Audio、Video数据传输不起冲突，无需安装驱动实现USB数据采集播放；
通过UVC/UAC协议，视频播放器播放或采集AV/S-Video信号输入的视频；
采用Scalar技术，自动调节画面尺寸、模式及帧率，兼容不同的信号源和显示终端，实现图像完整显示。
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