資料介紹
本文介紹了TI公司的高性能多媒體數(shù)字信號處理器TMS320DM64為核心器件的圖像處理平臺硬件設計。首先介紹了課題的背景、目的和意義,簡要講述了DM642內核結構和豐富的外設。然后介紹了系統(tǒng)硬件設計采用模塊化的設計工具和方法,并給出圖像處理平臺各功能模塊的電路設計,最后給出了整個系統(tǒng)設計的PCB板圖。整個系統(tǒng)中包括圖像解碼模塊(編碼芯片TVP5150PBS),主控芯片(DM642)及外圍電路模塊,存儲單元模塊(包括FLASH,SDRAM)以及CPLD模塊,圖像編碼模塊(解碼芯片SAA7121H)。
本論文共分為五章,第一章為緒論,介紹了本課題的研究背景及意義,首先對機器視覺技術、數(shù)字圖像處理技術與DSP技術的概述、發(fā)展及在工業(yè)上的應用作了簡單的介紹,然后最后簡要介紹了本課題的來源和本文的章節(jié)安排。第二章簡單的介紹了DSP芯片的分類和TI公司的DSP芯片,著重介紹了DM642的特性。第三章介紹了硬件平臺
開發(fā)軟件Altium Designer 6.0,以及原理圖的繪制過程。第四章討論了DM642硬件平臺的組成模塊和各個模塊的電路設計與實現(xiàn),并且討論了PCB的布局和布線。第五章對本文所做的工作進行了簡單的總結,并對后續(xù)的工作提出了展望。
數(shù)字圖像處理的發(fā)展是隨著計算機技術的發(fā)展而發(fā)展壯大的。圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速,其最主要的原因在于計算機的高速發(fā)展,從1981年第一臺美國IBM公司的PC微機發(fā)展到現(xiàn)在的奔騰微機,其驚人的發(fā)展速度,極大的推動了圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展。另一方面,半導體器件和大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展也促進了圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展。這主要表現(xiàn)在處理器的處理速度的提高和存儲器存儲容量的增大,而二者恰恰是圖像處理系統(tǒng)的關鍵所在。圖像處理系統(tǒng)分通用圖像處理系統(tǒng)和專用圖像處理系統(tǒng)。在通用圖像處理系統(tǒng)方面,圖像處理系統(tǒng)的種類和綜合特點來說,在時間上,大致可以劃分為三個階段:第一階段大體上是20世紀60年代末到80年代中期。這段時期的圖像處理系統(tǒng)采用機箱式結構,體積大,價格昂貴。第二階段大體上是20世紀80年代中期到90年代初期,其主要特點是采用插卡式,借助于微機的插槽來進行圖像的采集和處理。如美國Imaging Technology公司推出的PCVISION圖像卡,DT公司推出的DT2851圖像卡以及中國的中國科學院自動化研究所研究的CA系列圖像卡,清華大學研究成功的TH系列圖像卡等都具有這個特點。第三階段大體是從20世紀90年代初期開始的,這一階段的主流方式是以微機PCI總線和以圖像壓縮傳輸為特點的圖像通訊方式。另一方面,圖像處理硬件系統(tǒng)和微機之間的數(shù)據(jù)傳輸主要在ISA總線上進行。近年來,DSP處理器的性能得到很大改善,軟件和開發(fā)工具也得到相應發(fā)展,價格不斷下降,從而越來越廣泛地被應用在各個方面。通信領域(移動通信的交換設備、基站和手機,網(wǎng)絡的路由和交換設備,智能天線,軟件無線電,IP電話等),雷達和聲納系統(tǒng),巡航導彈、靈巧炸彈及各種武器系統(tǒng),自動測試系統(tǒng),醫(yī)療診斷設備(CT、核磁共振、B超等),計算機及其外設,消費類電子設備(VCD、DVD、HDTV、機頂盒、MP3、家庭影院系統(tǒng)、數(shù)字照相機和攝像機等),機器人及各種自動控制系統(tǒng),聲音及圖像處理等等。
數(shù)字信號處理技術及數(shù)字信號處理芯片(DSP)以其本身的技術優(yōu)勢,為數(shù)字圖像處理系統(tǒng)提供了良好的核心技術支持。DSP芯片本身的結構特性和特點,使其在數(shù)據(jù)處理方面比通用CPU具有更大的優(yōu)勢,如采用哈佛結構(Harvard Structure)、流水線操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令。同時,因其結構特殊,采用高級語言實現(xiàn)的算法程序在DSP處理器上的執(zhí)行效率大大降低,這在一定程度上也影響到系統(tǒng)整體性能。為實現(xiàn)算法的高效執(zhí)行,一方面需不斷改進DSP芯片本身的結構和工作頻率;另一方面,開發(fā)人員需要深入了解DSP體系結構和底層運行機制,開發(fā)出高效的執(zhí)行代碼。最新的DSP設計頻率已達到1.3GHz時鐘,性能超過1BOPS(每秒十億次操作),其處理速度比最快的CPU還快10-50倍,完全能夠滿足在復雜條件下大規(guī)模的實時數(shù)據(jù)處理的需求。DSP芯片以其特殊的結構圖像處理等需要大量實時處理數(shù)據(jù)的場合獲得了廣泛的應用。隨著半導體制造業(yè)的發(fā)展,DSP技術能夠為用戶提供更高的處理速度,并朝著小型化、集成化和綜合控制、智能控制方向發(fā)展自TI公司于1982年推出通用可編程DSP芯片以來,在計算機外設、通信、工業(yè)控制和精密儀器以及家用電器中獲得了廣泛應用。目前,頻技術在各項工作和生活領域中得到廣泛應 TI 公 司專 為多媒 體應用而設計的MS320DM642 ( 簡稱 DM642 ) 是專用的數(shù)字處理芯片,其豐富的外圍接口使得它近乎是一個 多媒 體嵌入 式系統(tǒng)的單芯片硬件平臺,的完全可編程性, 又使其能兼容正在發(fā)展的各種多媒體信號處理標準,構成通用的軟件平臺,在此平臺上可 開發(fā)出各種圖像系統(tǒng)?,F(xiàn)以DM642為基礎設計一套完整的數(shù)字圖像實時采集和處理系統(tǒng),可廣泛應用于圖像識別,實時監(jiān)控等各類圖像信息處。
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