基于高速DSP的图像处理应用平台的设计.docVIP

基于高速DSP的图像处理应用平台的设计 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（Application Specific Integrated Circuit）和使用DSP（Digital Signal Processor）. 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.  图 1 DSP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Boot ROM使用；SDRAM由两片4Banks×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Analog Devices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（Basic Input Output System）抢先型、可裁剪的实时多任务操作系统, 它与CCS(Code Composer Studio)编译环境集成在一起. 使用DSP/BIOS可以进行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（Chip Support Library）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,