基于sopc的通用图像处理系统设计

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1、基于SOPC的通用图像处理系统设计DesignofanUniversalImageProcessingSystemBasedonSOPC位娜,卞春江,胡钛WeiNa,BianChun-jiang,HuTai（中国科学院研究生院，中国科学院空间科学与应用研究中心，北京，100190）GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,CenterforSpaceScienceandAppliedResearchChineseAcademyofSciences,Beijing,China,100190

2、摘要：本文介绍了基于SOPC的通用嵌入式图像处理系统的实现方法，其中叙述了SOPC及NiosⅡ嵌入式处理器的特点和使用，分别具体说明了系统的硬件结构设计和图像处理算法的流程及软件实现，采用此系统可以大大简化图像处理系统的硬件和软件设计，优化系统设计。关键字：SOPC(可编程片上系统)；嵌入式处理器；JPEG(静止图像压缩)中图分类号：TP752.1文献标识码：AAbstract:Inthispaper,anuniversalimageprocessingsystembasedonSOPCispresentedanddesigned.A

3、ndthebasicknowledgeandcharacteristicsofSOPCandNiosⅡembeddedprocessorareintroduced.Thehardwaredesignofthesystemandthesoftwarerealizationofimageprocessingarediscussedindetail.Thedesignhasquitesimplifiedthedesignofanimageprocessingsystem,andoptimizedthesystemdesign.Keyword

4、:SOPC(SystemonaProgrammableChip);EmbeddedProcessor;JPEG引言随着计算机和多媒体技术的发展，图像等多媒体信源的传输处理显得日益重要，各种图像压缩处理的标准、协议也相继出现，其中JPEG静止图像压缩编码是图像压缩的一项重要技术，也是图像压缩的一个基本指标。可编程片上系统SOPC（SystemonaProgrammableChip）将处理器、存储器、I/O等系统模块集成到单片FPGA，完成系统的功能设计，使整个系统设计更加灵活，可扩充，可裁减，并且实现了软硬件的可编程，因此本系统采用Ni

5、osⅡ嵌入式处理器实现一个通用嵌入式图像处理系统。1SOPC概述随着FPGA技术的发展，利用FPGA来实现SOC已经成为现实，即为SOPC（systemonaprogrammablechip，可编程片上系统）技术。SOPC技术既具有模板设计的特征，又具有基于ASIC的系统级设计的特征。NiosⅡ嵌入式处理器系统包括一个或多个NiosⅡCPU、Avalon交换结构总线和其它外围设备和存储器接口等组件。NiosⅡCPU是一个32位结构可配置并包含五级流水线的通用Risc微处理器，采用改进的哈佛存储结构，带有分离的数据和程序存储器总线控制。

6、Avalon交换结构总线是Altera开发的用于NiosⅡ嵌入式处理器的参数化接口总线，由一组预定义的信号组成，用户用这些信号可以连接一个或多个IP模块。Nios嵌入式处理器包括可以在Altera可编程逻辑中实现的标准外围设备库，设计者能够使用SOPCBuilder系统开发工具配置自己的Nios处理器系统。利用其直观的用户向导界面，设计者可以配置系统组件、映像地址、主从关系和中断优先顺序等。NiosⅡ集成开发环境（IDE），是NiosⅡ系列嵌入式处理器的基本软件开发工具，所有的软件开发任务都可以在NiosⅡIDE下完成，包括编辑、编译

7、、程序调试和下载。其硬件开发层（HALAPI）是应用程序和系统硬件程序之间的一个系统库，集成了ANSIC标准，允许应用程序使用类似C函数的方式访问硬件和文件，使软件开发非常方便。2图像处理系统设计系统设计采用面阵CMOS图像传感器采集图像信息，通常采集后的图像数据格式为Bayer原始数据格式，对其进行简单的差值恢复即为RGB格式，而为了方便采用合适的压缩算法进行数据压缩，一般需要将其转化为YUV格式。系统将经过简单处理的原始图像数据存储于SDRAM中，NiosⅡ处理器系统从SDRAM中读取图像数据送入NiosCPU进行JPEG图像压缩

8、处理，并将压缩后的图像暂时存储在SDRAM中，等待读出。USB接口芯片与主机保持通信，将存储在SDRAM中的图像信息按照一定的时序读入主机中显示。2.1硬件设计方案系统的硬件平台，是系统的物理基础，提供了软件的运行平台和