基于DSP的人臉識別系統設計

2 系統硬件設計
系統設計時(shí)選用DSP6713，這是TI公司生產(chǎn)的C6000系列的浮點(diǎn)處理器，其采用了VLIW體系結構，指令運行的等效周期數較低，運行速度較快。圖像的采集采用了PAL制式輸出的普通攝像頭加上TI公司生產(chǎn)的圖像編碼芯片TVP5147，該芯片支持多種制式，多種接口輸入，并可以輸出YUV格式的視頻數據，同時(shí)提供行同步信號和垂直同步信號等。數據暫存使用CPLD和SRAM實(shí)現。設計系統構成，如圖4所示。

2．1 TVP5147芯片
系統上電時(shí)，DSP首先對TVP5147初始化，其通過(guò)I2C總線(xiàn)實(shí)現，DSP自帶I2C總線(xiàn)控制器。芯片I2C地址是由芯片引腳I2CA的電平控制的，如該引腳接高電平，則I2C寫(xiě)地址為0xB8，否則為OxBB。
假如系統初始化為從Y[9．．O]端口輸出10位的YUV混合視頻數據，則可知道其輸出符合以下時(shí)序，如圖5所示。

圖中第一行為DATACLK信號，其為T(mén)VP5147芯片提供的數據時(shí)鐘信號，第二行為數據Y[9…0]，當每一行圖像開(kāi)始之前，會(huì )有4個(gè)SAV信號，同樣，結束之后也有4個(gè)EAV信號，如圖5所示，數據是YCbCr格式，每個(gè)像素點(diǎn)的數據為4個(gè)數據組成，一次為Cb，Y，Cr，Y。而由圖5中可以看出AVID信號為高電平時(shí)，表明當前的數據為有效數據。這為CPLD采集有效數據提供了參考信號。同時(shí)TVP5147芯片還輸出FID信號，該信號為奇偶場(chǎng)指示信號。
2．2 CPLD讀寫(xiě)SRAM
存儲器選擇了DS1265AB，它是SRAM存儲器，具有存儲速度快的優(yōu)點(diǎn)，并能夠在系統掉電時(shí)保存數據10年。DS1265具有1 MB的容量，20根地址線(xiàn)，8根數據線(xiàn)，另有WE，OE，CE信號輸入端。
CPLD選用EPM7128具有價(jià)格便宜、計數頻率高等優(yōu)點(diǎn)。將存儲器SRAM接到CPLD的IO引腳上，配合時(shí)序便能達到對SRAM讀寫(xiě)的要求，原理圖，如圖6所示。

編寫(xiě)CPLD程序使得輸出時(shí)序滿(mǎn)足SRAM的存儲要求，當然對于設計的具體要求，利用兩片SRAM分別存儲奇偶場(chǎng)的數據，SRAM的切換是由奇偶場(chǎng)信號FID控制多片74HC245實(shí)現的，詳細過(guò)程，如圖7所示。當FID處于高電平時(shí)，此時(shí)M1和M4使能，此時(shí)CPLD將地址信號CPLDaddr輸入SRAM1中，DSP將地址信號DSPaddr輸入至SRAM2中，同時(shí)M6和M8使能，由圖中可以看出，此時(shí)CPLD正向SRAM1寫(xiě)入數據，而DSP正從SRAM2中讀取數據，同時(shí)M10使能，CPLD的信號CPLDctl控制SRAM1的讀寫(xiě)，而DSP的信號DSPctl控制SRAM2的讀寫(xiě)，當FID轉為低電平時(shí)，正好將SRAM1和SRAM2實(shí)現了交換。以這種方式構建的系統，能同時(shí)將視頻的兩場(chǎng)數據同時(shí)記錄下來(lái)，實(shí)現了CPLD和DSP的有機結合。至此CPLD的任務(wù)就是將有效的圖像數據存儲到對應的SRAM中，當TVP5147芯片AVID引腳上升沿時(shí)，置地址為初始值00h，即從首地址依次往后寫(xiě)入。每一個(gè)數據時(shí)鐘信號DATACLK上升沿時(shí)將TVP5147輸出的Y[9…2]存儲到當前地址單元，Y0和Y1位舍棄，因為所選擇的SRAM數據位為8位，當放棄Y0和Y1位后，降低了圖像數據的精度，但對識別效果的影響卻很小，然后隨著(zhù)DATACLK每次上升沿的來(lái)臨，CPLD將地址單元加1，這樣實(shí)現每一場(chǎng)數據的寫(xiě)入。當切換至另一場(chǎng)數據時(shí)，執行的過(guò)程相同，只是存儲的對象被74HC245強制更改，如此循環(huán)，便可將每場(chǎng)數據記錄下來(lái)。

2．3 圖像輸出系統的設計
系統設計時(shí)為了減輕負擔，采用電視監控的方法，將小型電視機通過(guò)TI公司的視頻編碼芯片THS8135連接至DSP總線(xiàn)，將得到的YUV數據通過(guò)THS8135直接輸出至電視AV的視頻接收端，并且通過(guò)DSP可以將一些信息顯示到電視屏幕上，這樣使得識別的過(guò)程更加人性化。