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1、基于高速DSP的图像处理应用平台的设计5基于高速DSP的图像处理应用平台的设计摘要:DSP芯片TMS32DM642实现了一种图像处理系统基本功能的应用平台,包含视频输入、视频输出以及串行通信等功能.高速DSP一方面在硬件实现上只需根据需求进行DSP外围接口电路的设计,另一方面,随着DSP技术的快速发展,高性能芯片的不断推出,其运算能力也能满足一般图像处理的要求.由于软件采用了模块化设计,针对具体的功能需求,通过配置不同的客户程序,可以实现特定的应用,因而系统具有好的应用前景.关键词:图像处理；DSP；信息技
2、术1引言完成某一特定任务的图像处理系统,其硬件方案大体上有三种:使用通用计算机、使用ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit）和使用DSP（DigitalSignalProcessor）.使用通用计算机的方案可以应用现有的硬件设备,选择合适的操作系统,只需要进行应用程序的开发.其优点在于开发周期短,费用较低,而且产品易于维护和升级；缺点是运算速度受到限制,对于算法的运算量和复杂度很高的应用场合,难以达到实时性要求.该方案有二种应用场合:算法开发初中期阶段及一些实时性
3、要求不高的领域.使用ASIC的方案中,所有的运算都由硬件实现,因此实时性会非常好,但硬件的设计是一大难点,而且系统一旦定型,不方便对其进行升级.使用高速DSP可以说是二种方案的折衷,一方面在硬件实现上只需根据需求进行DSP外围接口电路的设计,另一方面,随着DSP技术的快速发展,高性能芯片的不断推出,其运算能力也能满足一般图像处理的要求.而且,系统功能由算法软件来实现,对系统的维护和升级也很方便.本文采用TI公司的多媒体DSP芯片TMS320DM642(简称DM642),实现了一种图像处理系统基本功能的应用平
4、台,包含视频输入、视频输出以及串行通信等功能.2、系统硬件设计系统硬件组成如图1所示.以DM642为核心,外部扩展了存储器SDRAM和Flash,分别用于程序运行和程序存储；通过控制视频编解码器完成视频的采集和输出；并通过McBSP接口实现UART,方便视觉系统与外界的通信.5图1DSP视觉系统硬件组成结构图系统中,扩展的外部存储器包括ROM和SDRAM.其中,ROM采用Atmel公司的Flash,型号是AT49BV1614,其容量为16MBits,在系统启动时作为BootROM使用；SDRAM由两片4Ba
5、nks×512K×32Bits规格的芯片够成,型号是HY57V643220CT,用来储存程序、数据和视频.视频ADC采用Phillips公司的SAA7113,转换精度9Bits,拥有有4个模拟输入通道,可输入4路模拟视频信号,输出接口（VP0）有一个,支持PAL、NTSC、SECAM这三种主要的模拟视频制式.视频输出DAC芯片采用的是AnalogDevices公司推出的ADV7176视频编码器,转换精度为10Bits,最高信噪比达80dB,它在DM642的行、场同步信号及自己的时钟控制下从DM642中读出数
6、据,经过D/A转换后输出到TV显示器上进行显示.通信接口中利用DM642已有的同步串口McBSP与EDMA实现UART的方法,硬件上加入一片MAX3323E,实现CMOS逻辑电平和RS-232逻辑电平之间转换,以满足与控制计算机进行串口通信的要求.3、系统软件设计TI为了对自己的DSP产品提供软件开发支持,推出了DSP/BIOS（BasicInputOutputSystem）抢先型、可裁剪的实时多任务操作系统,它与CCS(CodeComposerStudio)编译环境集成在一起.使用DSP/BIOS可以进行
7、高效的应用程序开发.本文图像系统的软件开发是基于DSP/BIOS环境下进行的.3.1软件设计流程本文图像处理系统的软件流程如图2所示.应用主程序需要先完成CSL（ChipSupportLibrary）库的初始化,以便在程序中能调用相关的芯片级支持库函数.随后,开EDMA中断,并使能EDMA中的I2C通道的中断；开VP1、VP2口中断；初始化并启动I2C的数据传输,完成对视频解码芯片SAA7113和视频编码芯片ADV7176的寄存器的参数初始化数配置；配置和启动VP1和VP2视频口；最后进入空闲等待循环.视频
8、的采集以中断的方式进行,当一帧图像采集完后,触发VP1中断,系统调用相应的中断子程序对图像数据进行处理计算,5求出位置和姿态等参数,最后将参数通过UART传输给控制计算机.图2主程序流程DM642的EDMA控制器负责片内L2存储器与其它设备之间的数据传输.能提供超过2Gb/s的外部带宽,有64个通道,每1个通道都有1个事件与之关联,由这些事件触发相应通道的传输.上面流程中A/D、D/A的芯片初始化的参数传输和视频
