dma在图像采集处理系统中的研究与应用

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1、学校代码10530学号201510121226分类号TP752密级公开硕士学位论文DMA在图像采集处理系统中的研究与应用学位申请人匡琅辉指导教师郭建教授学院名称物理与光电工程学院学科专业电子科学与技术研究方向数字集成电路设计二○一八年六月八日ResearchandApplicationofDMAinImageAcquisitionandProcessingSystemCandidateLanghuiKuangSupervisorProfessorJianGuoCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectricEngineeringProgramElectr

2、onicsScienceandTechnologySpecializationDigitalIntegratedCircuitDesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune8th,2018摘要数字信号处理器（DSP）的低成本、低功耗、高性能等突出优势，在工业、人工智能以及科学计算等领域得到了广泛应用。但人们对设备的数据传输速度要求越来越高，如果利用CPU频繁进行中断操作，DSP的数据传输速度满足不了应用需求。本论文研究的X型32位高精确度的DSP，内部集成了DMA模块，DSP利用DMA传输数据

3、的方式，不仅加快了DSP处理器的速度，同时也提高了整个系统的处理能力。直接存储器访问(DirectMemoryAccess,DMA)模块是DSP的重要组成部分，通过硬件实现内外存储器和I/O器件之间高速数据的传输。当DMA响应数据发送请求后，DMA模块中的直接存储控制器(DMAC)掌控内部的数据总线、地址总线以及控制总线进行数据传输，不用CPU的干预，省去了用CPU负责传输时所必须的寻址指令。DMA模块采用了四级流水线机制，可以实现数据读写并行操作，加快了数据的传输速度。本文首先介绍了DMA所处的DSP系统环境，再对DSP中DMA模块的体系结构和内部各个模块的设计做了详细介绍，最

4、后通过仿真验证了DMA模块的功能。针对图像采集处理的身份证识别系统存在无法将高速、大量的AD采样数据进行快速搬移到外部SDRAM中，从而大大浪费了DSP中ADC内部资源的问题，本文用X-DSP替换系统中没有集成DMA模块的DSP，通过X-DSP的DMA模块为DSP中的数模转换电路ADC模块和外部存储器接口XINTF之间提供了一条数据通路来提高算法效率。先介绍该系统内部各模块的结构，分析利用DMA模块进行优化设计该系统的必要性。再具体介绍由CMOS图像传感器、光电传感器、X-DSP、FPGA、SDRAM和USB3.0接口等硬件组成新系统的设计方案，并将优化设计后的系统分为图像采集模

5、块、图像处理模块、DSP程序引导加载模块、系统与上位机通信模块4个部分进行设计。最后测试验证结果表明了系统的优化设计满足应用要求。关键词：DMA模块；AD采样；身份证识别；测试验证IAbstractDigitalsignalprocessor(DSP)werewidelyusedinprocessing,industrial,artificialintelligence,andscientificcomputingbecauseoftheiroutstandingadvantagessuchaslowcost,lowpowerconsumption,andhighperforma

6、nce.However,people'srequirementsfordatatransmissionspeedoftheequipmentaregettinghigherandhigher.IftheCPUwasusedtoperformfrequentinterruptoperations,thedatatransmissionspeedoftheDSPcouldnotmeettheapplicationrequirements.32-bithigh-precisionDSPwithintegratedDMAmoduleshavebeenstudiedinthispaper.

7、DatawastransmittedthroughtheDMAmodeintheDSP,itnotonlyspeededuptheDSPprocessorbutalsoimprovedtheoverallsystem'sprocessingpower.TheDirectMemoryAccess(DMA)modulewasanimportantpartoftheX-typeDSP.Itusedhardwaretotransferhigh-speeddatabetweenintern