基于DSP和CPLD的智能相机系统设计与研究_毕业设计论文.doc

清华大学2010届毕业设计说明书 PAGE \* MERGEFORMAT III 基于DSP和CPLD的智能相机系统设计与研究 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 h 1 1.1 背景 h 1 1.2智能相机与一般数字相机的比较 h 2 1.3智能相机系统构成及工作原理 h 3 1.4智能相机实现的技术基础 h 4 1.5智能相机的数学模型 h 4 1.6本文研究的主要内容 h 4 2 智能相机系统概述 h 5 2.1智能相机系统构成框图 h 5 2.2数字信号处理器DM642介绍 h 6 2.2.1 DM642的特点及内部结构 h 6 2.2.2 DM642的主要特点及性能： h 7 2.2.3 DM642视频口 h 7 2.2.4 DM642 EDMA h 8 2.2.5 DM642 Cache结构 h 8 2.2.6 DM642 I2C模块 h 8 2.2.7通用I/O端口GPIO h 9 2.2.8其他外设接口 h 9 2.3 CCS IDE集成开发环境 h 9 2.4 CPLD技术 h 10 2.3嵌入式实时操作系统DSP/BIOS h 11 3 智能相机的硬件电路设计与实现 h 12 3.1系统硬件组成概述 h 12 3.2 DM642处理器单元 h 12 3.2.1 VLIW(very long instruction word)： h 12 3.2.2 大端(Big Endian)和小端(Little Endian)： h 12 3.3电源电路模块 h 13 3.3.1 系统所需电源种类 h 13 3.3.2 电源电路类型 h 14 3.3.3 电源监视和系统监视 h 15 3.3.4 TMS320DM642供电方案设计 h 15 3.4 存储器电路模块 h 17 3.4.1 TMS320DM642的存储空间 h 17 3.4.2 同步动态存储器：SDRAM h 18 3.4.3 异步存储器：FLASH h 19 3.5视频输入/输出模块 h 20 3.5.1 DM642的VP口 h 20 3.5.2 视频输入部分 h 21 3.5.3 视频输出部分 h 23 3.6 CPLD逻辑控制模块 h 24 3.6.1 CPLD技术概述 h 24 3.6.2 CPLD的逻辑功能 h 24 3.6.3 CPLD电路模块的实现 h 25 3.7 网络通信模块 h 26 3.7.1 以太网模块 h 26 3.7.2 网络接口简介 h 26 3.8其他功能模块 h 27 3.8.1 调试模块 h 27 3.8.2 UART模块 h 29 4 图像传感器与CCD图像采集单元 h 31 4.1 CMOS图像传感器的发展与特性 h 31 4.1.1 CMOS图像传感器的工作原理 h 31 4.1.2 CMOS图像传感器的特性参数 h 31 4.2 CCD图像传感器的工作原理与特性 h 32 4.2.1 CCD图像传感器的工作原理 h 32 4.2.2 CCD图像传感器的特性参数 h 32 4.3 CCD与CMOS的性能比较 h 32 4.4 CCD数字相机的系统结构 h 33 4.4.1 TVP5150芯片介绍 h 33 4.4.2 CCD相机的电路设计 h 34 5 智能相机的软件实现 h 35 5.1 DSP 程序开发的流程 h 35 5.2智能相机实现的数学模型 h 35 5.2.1预处理算子 h 35 5.2.2缺陷分割算子 h 35 5.2.3缺陷特征提取算子 h 36 5.2.4缺陷分类算子 h 36 5.3智能相机的算法实现 h 36 6 总结与展望 h 37 附录 h 30 参考文献 h 42 致谢 h 44 1 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