本文介紹了TI公司的高性能多媒體數(shù)字信號(hào)處理器TMS320DM64為核心器件的圖像處理平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)。首先介紹了課題的背景、目的和意義，簡(jiǎn)要講述了DM642內(nèi)核結(jié)構(gòu)和豐富的外設(shè)。然后介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)工具和方法，并給出圖像處理平臺(tái)各功能模塊的電路設(shè)計(jì)，最后給出了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PCB板圖。整個(gè)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(chǔ)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(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)與DSP技術(shù)的概述、發(fā)展及在工業(yè)上的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單的介紹，然后最后簡(jiǎn)要介紹了本課題的來(lái)源和本文的章節(jié)安排。第二章簡(jiǎn)單的介紹了DSP芯片的分類(lèi)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(tái)

　　開(kāi)發(fā)軟件Altium Designer 6.0，以及原理圖的繪制過(guò)程。第四章討論了DM642硬件平臺(tái)的組成模塊和各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并且討論了PCB的布局和布線。第五章對(duì)本文所做的工作進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)，并對(duì)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(jì)算機(jī)技術(shù)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(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，從1981年第一臺(tái)美國(guó)IBM公司的PC微機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的奔騰微機(jī)，其驚人的發(fā)展速度，極大的推動(dòng)了圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展。另一方面，半導(dǎo)體器件和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展也促進(jìn)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(chǔ)器存儲(chǔ)容量的增大，而二者恰恰是圖像處理系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。圖像處理系統(tǒng)分通用圖像處理系統(tǒng)和專(zhuān)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(lèi)和綜合特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在時(shí)間上，大致可以劃分為三個(gè)階段：第一階段大體上是20世紀(jì)60年代末到80年代中期。這段時(shí)期的圖像處理系統(tǒng)采用機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，體積大，價(jià)格昂貴。第二階段大體上是20世紀(jì)80年代中期到90年代初期，其主要特點(diǎn)是采用插卡式，借助于微機(jī)的插槽來(lái)進(jìn)行圖像的采集和處理。如美國(guó)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(guó)的中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究的CA系列圖像卡，清華大學(xué)研究成功的TH系列圖像卡等都具有這個(gè)特點(diǎn)。第三階段大體是從20世紀(jì)90年代初期開(kāi)始的，這一階段的主流方式是以微機(jī)PCI總線和以圖像壓縮傳輸為特點(diǎn)的圖像通訊方式。另一方面，圖像處理硬件系統(tǒng)和微機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸主要在ISA總線上進(jìn)行。近年來(lái)，DSP處理器的性能得到很大改善，軟件和開(kāi)發(fā)工具也得到相應(yīng)發(fā)展，價(jià)格不斷下降，從而越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用在各個(gè)方面。通信領(lǐng)域（移動(dòng)通信的交換設(shè)備、基站和手機(jī)，網(wǎng)絡(luò)的路由和交換設(shè)備，智能天線，軟件無(wú)線電，IP電話等），雷達(dá)和聲納系統(tǒng)，巡航導(dǎo)彈、靈巧炸彈及各種武器系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，醫(yī)療診斷設(shè)備（CT、核磁共振、B超等），計(jì)算機(jī)及其外設(shè)，消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備（VCD、DVD、HDTV、機(jī)頂盒、MP3、家庭影院系統(tǒng)、數(shù)字照相機(jī)和攝像機(jī)等），機(jī)器人及各種自動(dòng)控制系統(tǒng)，聲音及圖像處理等等。

　　數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）以其本身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為數(shù)字圖像處理系統(tǒng)提供了良好的核心技術(shù)支持。DSP芯片本身的結(jié)構(gòu)特性和特點(diǎn)，使其在數(shù)據(jù)處理方面比通用CPU具有更大的優(yōu)勢(shì)，如采用哈佛結(jié)構(gòu)（Harvard Structure）、流水線操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令。同時(shí)，因其結(jié)構(gòu)特殊，采用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)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(shí)現(xiàn)算法的高效執(zhí)行，一方面需不斷改進(jìn)DSP芯片本身的結(jié)構(gòu)和工作頻率；另一方面，開(kāi)發(fā)人員需要深入了解DSP體系結(jié)構(gòu)和底層運(yùn)行機(jī)制，開(kāi)發(fā)出高效的執(zhí)行代碼。最新的DSP設(shè)計(jì)頻率已達(dá)到1.3GHz時(shí)鐘，性能超過(guò)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(fù)雜條件下大規(guī)模的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的需求。DSP芯片以其特殊的結(jié)構(gòu)圖像處理等需要大量實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的場(chǎng)合獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展，DSP技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁└叩奶幚硭俣龋⒊⌒突?、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(lái)，在計(jì)算機(jī)外設(shè)、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(yīng)用。目前，頻技術(shù)在各項(xiàng)工作和生活領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng) TI 公 司專(zhuān) 為多媒 體應(yīng)用而設(shè)計(jì)的MS320DM642 （ 簡(jiǎn)稱(chēng) DM642 ） 是專(zhuān)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(gè) 多媒 體嵌入 式系統(tǒng)的單芯片硬件平臺(tái)，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(hào)處理標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成通用的軟件平臺(tái)，在此平臺(tái)上可 開(kāi)發(fā)出各種圖像系統(tǒng)?，F(xiàn)以DM642為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一套完整的數(shù)字圖像實(shí)時(shí)采集和處理系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于圖像識(shí)別，實(shí)時(shí)監(jiān)控等各類(lèi)圖像信息處。