基于dsp和fpga的视频图像处理系统设计new

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1、万方数据图像处理‘中文核心期刊<微计算机信息>(管控一体化)2008年第24卷第7-3期ml文章编号：1008--0570(2008)07-3-0288--02基于DSP和FPGA的视频图像处理系统设计DesignofvideoimageprocessingsystembasedonDSPandFPGA(1中国科学院西安光学精密机械研究所；2．中国科学院研究生院)杨露1，2苏秀琴1向静波1,2石磊1，2YANGLuSUXiu-qinXIANGJing-boSHILei摘要：介绍了基于TMS320C

2、6416和EPlC4F400C8的实时视烦图像处理系统的设计原理。系统以DSP为图像处理核心，以FPGA为数据采集和传输的逻辑控制单元。利用乒乓操作实现数据的缓冲和处理。详细地讨论了视频数据采集部分的结构和FPGA的控制逻辑。以及DSP响应中断后数据的转移和处理。实验表明，此系统实时性和稳定性均达到了设计要求，具有很大实用价值。关键词：视频输入处理器；乒乓操作；数字信号处理器；现场可编程门阵列中图分类号：Tlr311文献标识码：AAbstract：Thispaperdesignedareal—ti

3、mesystemofvideoimageprocessingbasedonTIDSPofTMS320C6416andAheraFleaofEPlC4F400C8．ThesystemusedDSPasamainimageprocessingunit，accomplishedlogiccontrolofdatacatchingandtransmissionwithFPGA．andimplementeddatabufferwithping-pongoperation．Thedesignprinciple

4、w够introduced．Theconstructionofacquisitionpart，logiccontrolofFPGA，andDSPinterruptrespondofdatatransmissionandprocessingwerealsoexpanded．Theexperimentresultsindicatethathardwarearchitectureiseffectiveandfeasible，theperformancemeetstherequirementofreal-t

5、imeprocessing，andthesystemhasasignificantpracticalapplicationvalue．Keywords：Videoinputprocessor；Ping-pongoperation；DSP；FPGA引言图像处理技术已经被广泛应用于视频图像处理的各个领域，相关的图像处理算法复杂灵活，处理的数据量大，因此实用的图像处理硬件系统要求必须具有运行复杂灵活的算法以及处理大数据量视频图像的能力．以保证系统的实时性，同时系统的体积、功耗、稳定性等也有较严格的要求。

6、随着集成电路技术的发展，FPGA和DSP以其功耗低、体积小、速度快、设计灵活、利于系统集成、扩展升级等优点，被广泛地应用于图像处理领域。r11公司发布的TMS320C64系列高速DSP芯片．拥有高达600MHz的CPU主频．CPU的速度已不再是硬件系统运行复杂灵活的算法来处理大数据量视频图像的瓶颈。本文从硬件系统设计的角度出发，采用数据缓存技术并结合当前先进的数字信号处理器TMS320C6416。以DSP+FPGA的结构组成满足实时性要求的视频图像处理系统。1系统原理与基本结构本文根据不同的任务和

7、DSP、FPGA各自的特点。将系统划分为视频图像输入采集模块、数据缓存模块、DSP图像处理模块、FPCA控制及处理模块、视频输出模块五个部分，如图1所示。外部监视器(如CCD)以50场／s的速度向图像采集模块送人图像数据，视频输入处理器SAA7111A采集到视频图像信号之后，通过FPGA的控制缓存在片外SRAM中。DSP通过外部存储器接口(EMIF)访问片外存储器。EMIF不仅具有很强的接口能力，可以和各种存储器直接接口。而且还具有很高的数据吞吐能力。EMIF控制器给DSP系统与外部存储器设备提供

8、了接杨露：硕士研究生IZl控制．只需通过对EMIF寄存器的设置，便可完成对外部存储器设备的控制。图像数据经处理后通过USB芯片输出，USB芯片工作在异步模式输出。FPGA负责给出USB芯片的使能信号，当使能信号上升沿到来时，USB芯片通过D+、D一管脚输出其16位数据信号。图1视频图像处理系统框图2系统设计(_一)视频图像的采集在数字图像处理中，图像的获取或采集是第一步。它的好坏直接影响到图像处理的性能。视频信号中除了包含图像信号之外．还包括了行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场