基于dsp和cpld的智能相机系统设计与研究

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1、目录1绪论11.1背景11.2智能相机与一般数字相机的比较21.3智能相机系统构成及工作原理31.4智能相机实现的技术基础41.5智能相机的数学模型41.6本文研究的主要内容42智能相机系统概述52.1智能相机系统构成框图52.2数字信号处理器DM642介绍62.2.1DM642的特点及内部结构62.2.2DM642的主要特点及性能：72.2.3DM642视频口72.2.4DM642EDMA82.2.5DM642Cache结构82.2.6DM642I2C模块82.2.7通用I/O端口GPIO92.2.8其他外设接口92.3CCSIDE集成开发环境92.4CPLD技术102.3嵌入

2、式实时操作系统DSP/BIOS113智能相机的硬件电路设计与实现123.1系统硬件组成概述123.2DM642处理器单元123.2.1VLIW(verylonginstructionword)：123.2.2大端(BigEndian)和小端(LittleEndian)：123.3电源电路模块133.3.1系统所需电源种类133.3.2电源电路类型143.3.3电源监视和系统监视153.3.4TMS320DM642供电方案设计153.4存储器电路模块173.4.1TMS320DM642的存储空间173.4.2同步动态存储器：SDRAM183.4.3异步存储器：FLASH193.5视

3、频输入/输出模块203.5.1DM642的VP口203.5.2视频输入部分213.5.3视频输出部分233.6CPLD逻辑控制模块243.6.1CPLD技术概述243.6.2CPLD的逻辑功能243.6.3CPLD电路模块的实现253.7网络通信模块263.7.1以太网模块263.7.2网络接口简介263.8其他功能模块273.8.1调试模块273.8.2UART模块294图像传感器与CCD图像采集单元314.1CMOS图像传感器的发展与特性314.1.1CMOS图像传感器的工作原理314.1.2CMOS图像传感器的特性参数314.2CCD图像传感器的工作原理与特性324.2.1

4、CCD图像传感器的工作原理324.2.2CCD图像传感器的特性参数324.3CCD与CMOS的性能比较324.4CCD数字相机的系统结构334.4.1TVP5150芯片介绍334.4.2CCD相机的电路设计345智能相机的软件实现355.1DSP程序开发的流程355.2智能相机实现的数学模型355.2.1预处理算子355.2.2缺陷分割算子355.2.3缺陷特征提取算子365.2.4缺陷分类算子365.3智能相机的算法实现366总结与展望37附录30参考文献42致谢441绪论1.1背景智能相机是指通过传感器（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送

5、给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。智能相机的特点是能够提高生产制造的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人类视觉难以满足要求的场合，如钢厂对钢板或钢带的检验，造纸厂对纸张的均匀度，亮度等质量标准进行检验，就常用智能相机来替代人类视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人类视觉检查产品质量效率低且精度不高，用智能相机可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且智能相机易于实现信息集成，通过对生产线上产品的检验结果的分析可以实时对生产线的运行情

6、况进行监控，并将结果反馈给控制系统，以随时对生产线进行调整。因此，智能相机是实现计算机集成制造的基础技术[3]。正是由于智能相机系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将智能相机广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。在我国，这种应用也在逐渐被认知，带来最直接的反应就是国内对于智能相机的需求将越来越多。但由于国内对智能相机研究刚刚起步，与国外的应用情况相比有一定差距。从组成结构来分类，典型的机器视觉系统可分为两大类：PC式或板卡式机器视觉系统（PC－BasedVisionSystem），以及嵌入式机

7、器视觉系统，亦称“智能相机”（SmartCamera）或“视觉传感器”（VisionSensor）。PC式视觉系统是一种基于个人计算机（PC）的视觉系统，一般由光源、光学镜头、CCD或CMOS相机、图像采集卡、图像处理软件以及一台PC机构成。基于PC的机器视觉应用系统尺寸较大、结构复杂，开发周期较长，但可达到理想的精度及速度，能实现较为复杂的系统功能。另一类是嵌入式视觉系统，嵌入式视觉系统具有易学、易用、易维护、易安装等特点，可在短期内构建出可靠而有效的机器视觉系统，从而极大的提