基于dsp和fpga的通用图像处理平台设计

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1、万方数据第17卷第6期电子设计工程2009年6月V01．17No．6ElectronicDesignEnginee—ngJun．2009基于DSP和FPGA的通用图像处理平台设计孙浩，陈安。胡跃明(华南理工大学精密电子制造装备教育部工程研究中心自动化学院，广东广州510640)摘要：设计一种基于DSP和胁架构的通用图像处理平台。运用F1PGA实现微处理器接口设计，并对图像数据进行简单预处理，利用DSP进行复杂图像处理算法和逻辑控制．实现图像数据的高速传榆与实时处理。系统可应用于贴片机芯片检测中，并进行性能评估实验。实验表明该系统满

2、足实时性和功耗的设计需求。易于维护和升级，具备较强的通用性。关键词：数字信号处理器；现场可编程门阵列；数字图像处理；DS咖10S中国分类号：7rP317．4文献标识码：A文件编号：1674“236(2009)06_004l—03DesigIIofgeneralimagepr眦essingsystemb撇donDSP舭IdFPGASUNHao，CHENAn，HUYue．mi嚷(眈珈卯咖Re5e肌．Ilce腧e旷mc蠡如n眈c加胁‰咖ct拥增印u咖舭腑矿柳，l蠡町o，E妣越幻厅，sD砒饥讹‰茹e您盼旷扎cJl加妞y，G聊够．110Ⅱ5

3、10640，吼讹)Abstract：弧i$paperdesi印sagemralimagep咖e鲳ingsystemb咖donDsP帅dFⅨ；A．．11leimage8i呷lepretIeatI∞nt锄d地alizati彻ofthein蛔如cesofmicmcon咖Uer啪∞hievedbyF烈认．．11lecompleximage瑚吣e鹋iIlga如矗出瑚aIldlogiccontrolarem也划byDSP．弧e8ystemachievestheh油-speedimagedatammsⅡIi8sion蚰d嘲1．timep咖ess

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5、GA；digitalim孵proc船8；DSP，B10Sl引言随着数字化技术不断发展和完善．数字图像处理技术已广

6、泛应用于工业、军事、生物医疗、电信等领域。实际应用中能够运行复杂灵活的图像处理算法和大数据量的数据传输处理能力成为图像处理平台稳定运行的前提，而系统实时性、体积，功耗等闪素也至关重要。传统数字图像处理平台大多采用通用PC机、高速图像采集卡和基于VC++的软件平台来实现11‘但很难满足当前对系统体积、功耗和实时性要求。因此这里提出的基于DSP和FPGA的通用图像处理平台，充分发挥n，GA灵活性强脚和DSP运算速度快、寻址方式灵活的优点。更好地提高网像处理系统的集成度，降低系统功耗．并满足实时性要求。2高速图像处理平台的工作原理为实现

7、高速图像的实时处理．该系统采用DSP和FPGA线性流水线阵列结构。将FPGA可在通用接口设计和简单信号处理等方面的优点与DSP的快速数字信号处理能力相结合，充分发挥这两者的优点。该系统主要由DsP和n，GA的子系统构成，为保证大量图像数据流快速稳定通讯．DSP与FPGA间通过外扩的SDRAM实现大容量数据交换。DSP子系统则实现较为复杂的图像处理算法，并提供图像存储功能。而收稿日期：2009-02—06稿件编号：200902007基金项目：国家自然科学基金重点项目(60835001)FPGA子系统完成CCD传感器图像数据的预处理以

8、及微控制器通用接口功能。系统结构原理图如图1所示。CCD传感器输入的图像数据经n，GA预处理后，将数据传送至DSP，DSP对输入数据进行实时图像处理。并将处理后的图像通过EMIF接口发送并保存至外扩SDRAM。同样．FPGA也能够读取外扩SDRAM的图像数据．通过VcA接口实时显示。对于少量数据流。如系统参数或图像数据传输的起止信息等，则通过SPI接口实现。DSP子系统内部扩展有SD卡接口和USB主机接口．主要用于图像数据的存储和传输等。FPGA子系统外扩的主要接口包括：12C、SPI、UART、Ps，2和VGA等接口。用于系统升

9、级和调试，提高系统通用性。图l开放式图像处理平台结构原理图3系统硬件结构设计系统硬件设计采用模块化设计思想．将整个系统分为DSP子系统和FPGA子系统。这两者间的数据交换通过双端口RAM方式实现。3．1器件选型．该系统设计选用11公司的’IMS32