基于leon3开源处理器动态图像边缘检测soc设计与实现

《基于leon3开源处理器动态图像边缘检测soc设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于LEON3开源处理器的动态图像边缘检测SoC设计与实现作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：李亮李晶皎教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学电路与系统2011年6月论文答辩日期：2011年6月2011年7月答辩委员会主席：王旭宋宝燕李景宏东北大学2011年6月万方数据AThesisfortheDegreeofMasterinCircuitsandSystemsIlWlIlflIIIIJIllllIIlllIi[UJJIIIIlJlIlljdO122639SoCDesignand

2、ImplementationofDynamicImageEdgeDetectionBasedonLEON3OpenSourceProcessorByLiLiangSupervisor：ProfessorLiJingjiaoNortheasternUniversityJune2011万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢：啦思。学位论文作者签

3、名：歹奎N衫日期：矽／／．多．，／学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年√学位论文作者签名：夕叁形签字日期：7,olf、6．f＼导师签名筋南欣签字日期：a口1／、占，心万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于LEON3开源处理器的动态图像边缘检测SoC设计与实现摘要动态图像的边缘检测是许多复杂的

4、动态图像跟踪与识别系统中必不可少的内容。但在现有的跟踪与识别系统中，图像的处理速度一直是设计的瓶颈问题。为了提高系统的处理速度与性能，本设计将部分算法独立出来，以硬件形式实现，从而达到算法加速处理的目的。目前，已有的基于微控制器或DSP(Di西talSignalProcessor)的硬件实现图像边缘检测算法，在数据处理量大、实时性要求更为苛刻的场合，由于其本质仍然是依靠串行执行指令来完成数据处理，处理速度受流水线限制，并未充分发挥硬件加速的优势。考虑到处理速度、系统集成和产品升级等问题，在本文中，提出了一种基于LEON3开源软核处理器的动态图像边缘检测算法的SoC(S

5、ystemonChip)设计，即一种带有CPU(CentralProcessi‘ngUnit)的针对动态图像边缘检测的专用芯片设计。设计中图像边缘检测算法以IP(IntellectualProperty)核的方式，实现了多路数据并行处理和DSP模块加速处理，配合CPU软核的协调参数配置功能，充分发挥硬件设计的高速性和灵活性。本文提出了两种可行的SoC设计方案，即基于APB(AdvancedPe邱heralBus)Pb围低速总线的SoC设计方案和基于AHB(AdvancedHigh-performanceBus)高速总线的SoC设计方案。在系统方案实施前，首先对边缘检测

6、算法在MATLAB上进行仿真验证；然后用硬件描述语言实现算法，并用Modelsim对其做时序的仿真。对于APB总线设计方案，将图像采集、边缘检测和图像显示三部分功能封装在一个带有APB总线接口的口核中，实现整个动态图像边缘检测SoC设计方案。对于AHB总线设计方案，设计一摄像头接口IP核，并通过DMAfDirectMemoryAccess)模块将摄像头采集到的数据直接传送到SDRAM(SynchronousDynamicRandomAccessMemory)@进行存储，实现图像采集、存储、显示和CPU四点间的数据传输模式。最后，将上述自定义IP核加入LEON3的经典架

7、构中，在DE2．70平台上实现系统的移植，并进行仿真验证和实物测试。本系统实现每秒22～25帧，最佳分辨率为400x240和640x480的动态图像边缘检测功能，平均数据延时在70～80个系统时钟。并且系统具有很好的可移植性与可配置性，占用资源少，速度快，具有广泛地应用前景。关键词：LEON3；AMBA2．0；边缘检测；SoC；IP核II万方数据东北大学硕士学位论文SoCDesignandImplementationofDynamicImageEdgeDetectionBasedonLEON3OpenSourceProcessorAbstractDy