基于dsp和fpga的通用圖像處理平臺(tái)設(shè)計(jì)

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第17卷第6期電子設(shè)計(jì)工程2009年6月V01．17No．6ElectronicDesignEnginee—ngJun．2009基于DSP和FPGA的通用圖像處理平臺(tái)設(shè)計(jì)孫浩，陳安。胡躍明(華南理工大學(xué)精密電子制造裝備教育部工程研究中心自動(dòng)化學(xué)院，廣東廣州510640)摘要：設(shè)計(jì)一種基于DSP和脅架構(gòu)的通用圖像處理平臺(tái)。運(yùn)用F1PGA實(shí)現(xiàn)微處理器接口設(shè)計(jì)，并對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)處理，利用DSP進(jìn)行復(fù)雜圖像處理算法和邏輯控制．實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的高速傳榆與實(shí)時(shí)處理。系統(tǒng)可應(yīng)用于貼片機(jī)芯片檢測(cè)中，并進(jìn)行性能評(píng)估實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)滿

2、足實(shí)時(shí)性和功耗的設(shè)計(jì)需求。易于維護(hù)和升級(jí)，具備較強(qiáng)的通用性。關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；數(shù)字圖像處理；DS咖10S中國(guó)分類號(hào)：7rP317．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文件編號(hào)：1674“236(2009)06_004l—03DesigIIofgeneralimagepr眥essingsystemb撇donDSP舭IdFPGASUNHao，CHENAn，HUYue．mi嚷(眈珈卯咖Re5e?。甀lce腧e曠mc蠡如n眈c加脅‰咖ct擁增印u咖舭腑礦柳，l蠡町o，E妣越幻廳，sD砒饑訛‰茹e您盼曠扎cJl加妞y，G聊夠．110Ⅱ5

3、10640，吼訛)Abstract：弧i$paperdesi印sagemralimagep咖e鯧ingsystemb咖donDsP帥dFⅨ；A．．11leimage8i呷lepretIeatI∞nt鋤d地alizati徹ofthein蛔如cesofmicmcon咖Uer啪∞hievedbyF烈認(rèn)．．11lecompleximage瑚吣e鹋iIlga如矗出瑚aIldlogiccontrolarem也劃byDSP．弧e8ystemachievestheh油-speedimagedatammsⅡIi8sion蚰d嘲1．timep咖ess

4、iIIg．，11lissystemisusedinplacementmachinechipdetec“on．ThepeIf叫m蛐ceevaIuationexperimentsshowth砒tIIesystemmeetstllemal-time粕dpo啪rcon蛐mptiondesi儼requi刪nent．Itise鼬yto枷ntain徹dupgradewi血as咖rIgcommona重ity．Key帥r凼：DSP；FP

5、GA；digitalim孵proc船8；DSP，B10Sl引言隨著數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展和完善．?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)已廣

6、泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、生物醫(yī)療、電信等領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用中能夠運(yùn)行復(fù)雜靈活的圖像處理算法和大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸處理能力成為圖像處理平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，而系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、體積，功耗等閃素也至關(guān)重要。傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理平臺(tái)大多采用通用PC機(jī)、高速圖像采集卡和基于VC++的軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)11‘但很難滿足當(dāng)前對(duì)系統(tǒng)體積、功耗和實(shí)時(shí)性要求。因此這里提出的基于DSP和FPGA的通用圖像處理平臺(tái)，充分發(fā)揮n，GA靈活性強(qiáng)腳和DSP運(yùn)算速度快、尋址方式靈活的優(yōu)點(diǎn)。更好地提高網(wǎng)像處理系統(tǒng)的集成度，降低系統(tǒng)功耗．并滿足實(shí)時(shí)性要求。2高速圖像處理平臺(tái)的工作原理為實(shí)現(xiàn)

7、高速圖像的實(shí)時(shí)處理．該系統(tǒng)采用DSP和FPGA線性流水線陣列結(jié)構(gòu)。將FPGA可在通用接口設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單信號(hào)處理等方面的優(yōu)點(diǎn)與DSP的快速數(shù)字信號(hào)處理能力相結(jié)合，充分發(fā)揮這兩者的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)主要由DsP和n，GA的子系統(tǒng)構(gòu)成，為保證大量圖像數(shù)據(jù)流快速穩(wěn)定通訊．DSP與FPGA間通過外擴(kuò)的SDRAM實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)交換。DSP子系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的圖像處理算法，并提供圖像存儲(chǔ)功能。而收稿日期：2009-02—06稿件編號(hào)：200902007基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(60835001)FPGA子系統(tǒng)完成CCD傳感器圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理以

8、及微控制器通用接口功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。CCD傳感器輸入的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)n，GA預(yù)處理后，將數(shù)據(jù)傳送至DSP，DSP對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像處理。并將處理后的圖像通過EMIF接口發(fā)送并保存至外擴(kuò)SDRAM。同樣．FPGA也能夠讀取外擴(kuò)SDRAM的圖像數(shù)據(jù)．通過VcA接口實(shí)時(shí)顯示。對(duì)于少量數(shù)據(jù)流。如系統(tǒng)參數(shù)或圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹬剐畔⒌?，則通過SPI接口實(shí)現(xiàn)。DSP子系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)展有SD卡接口和USB主機(jī)接口．主要用于圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸?shù)?。FPGA子系統(tǒng)外擴(kuò)的主要接口包括：12C、SPI、UART、Ps，2和VGA等接口。用于系統(tǒng)升

9、級(jí)和調(diào)試，提高系統(tǒng)通用性。圖l開放式圖像處理平臺(tái)結(jié)構(gòu)原理圖3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想．將整個(gè)系統(tǒng)分為DSP子系統(tǒng)和FPGA子系統(tǒng)。這兩者間的數(shù)據(jù)交換通過雙端口RAM方式實(shí)現(xiàn)。3．1器件選型．該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用11公司的’IMS32