一種高速DSP的圖像處理應用平臺的設計

1 引言

　　完成某一特定任務(wù)的圖像處理系統，其硬件方案大體上有三種：使用通用計算機、使用ASIC和使用DSP。使用通用計算機的方案優(yōu)點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)周期短，費用較低，而且產(chǎn)品易于維護和升級;缺點(diǎn)是運算速度受到限制，對于算法的運算量和復雜度很高的應用場(chǎng)合，難以達到實(shí)時(shí)性要求。該方案有二種應用場(chǎng)合：算法開(kāi)發(fā)初中期階段及一些實(shí)時(shí)性要求不高的領(lǐng)域。使用ASIC的方案中，所有的運算都由硬件實(shí)現，因此實(shí)時(shí)性會(huì )非常好，但硬件的設計是一大難點(diǎn)，而且系統一旦定型，不方便對其進(jìn)行升級。使用高速DSP可以說(shuō)是二種方案的折衷，一方面在硬件實(shí)現上只需根據需求進(jìn)行DSP外圍接口電路的設計，另一
方面，隨著(zhù)DSP技術(shù)的快速發(fā)展，高性能芯片的不斷推出，其運算能力也能滿(mǎn)足一般圖像處理的要求。而且，系統功能由算法軟件來(lái)實(shí)現，對系統的維護和升級也很方便。

　　本文采用TI公司的多媒體DSP芯片TMS320DM642[4](簡(jiǎn)稱(chēng)DM642)，實(shí)現了一種圖像處理系統基本功能的應用平臺，包含視頻輸入、視頻輸出以及串行通信等功能。

　　2、系統硬件設計

　　系統硬件組成如圖1所示。以DM642為核心，外部擴展了存儲器SDRAM和Flash，分別用于程序運行和程序存儲;通過(guò)控制視頻編解碼器完成視頻的采集和輸出;并通過(guò)McBSP接口實(shí)現UART，方便視覺(jué)系統與外界的通信。

　　圖 1 DSP視覺(jué)系統硬件組成結構圖

　　系統中，擴展的外部存儲器包括ROM和SDRAM。其中，ROM采用Atmel公司的Flash，型號是AT49BV1614，其容量為16MBits，在系統啟動(dòng)時(shí)作為Boot ROM使用;SDRAM由兩片4Banks×512K×32Bits規格的芯片夠成，型號是HY57V643220CT，用來(lái)儲存程序、數據和視頻。視頻ADC采用Phillips公司的SAA7113，轉換精度9Bits，擁有有4個(gè)模擬輸入通道，可輸入4路模擬視頻信號，輸出接口(VP0)有一個(gè)，支持PAL、NTSC、SECAM這三種主要的模擬視頻制式。視頻輸出DAC芯片采用的是Analog Devices公司推出的ADV7176視頻編碼器，轉換精度為10Bits，最高信噪比達80dB，它在DM642的行、場(chǎng)同步信號及自己的時(shí)鐘控制下從DM642中讀出數據，經(jīng)過(guò)D/A轉換后輸出到TV顯示器上進(jìn)行顯示。通信接口中利用DM642已有的同步串口McBSP與EDMA實(shí)現UART的方法，硬件上加入一片MAX3323E，實(shí)現CMOS邏輯電平和RS-232邏輯電平之間轉換，以滿(mǎn)足與控制計算機進(jìn)行串口通信的要求。

　　3、系統軟件設計

　　TI為了對自己的DSP 產(chǎn)品提供軟件開(kāi)發(fā)支持，推出了DSP /BIOS(Basic Input Output System)搶先型、可裁剪的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，它與CCS(Code Composer Studio)編譯環(huán)境集成在一起。使用DSP/BIOS可以進(jìn)行高效的應用程序開(kāi)發(fā)。本文圖像系統的軟件開(kāi)發(fā)是基于DSP /BIOS環(huán)境下進(jìn)行的。