ISP型PLD的圖像處理系統硬件設計

引言

隨著(zhù)圖像處理技術(shù)應用的普及，其應用范圍越來(lái)越廣。在醫學(xué)、軍事、公安等領(lǐng)域，特別是近些年在工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)檢測方面得到廣泛應用。目前的圖像處理系統大多采用計算機加上視頻采集卡和攝像頭來(lái)構成其硬件系統，這種硬件結構對于處理自滿(mǎn)不復雜的簡(jiǎn)易圖像處理系統顯然是不合適的。

目前，EPLD芯片內部的資源越來(lái)越多，速度越來(lái)越快，開(kāi)發(fā)的軟件功能也更加完善，使其應用逐步擴大。人們普遍認為，今后的許多電子系統，將以CPU+RAM+EPLD的結構為特征。圖像系統將向小型化發(fā)展。如何設計一套簡(jiǎn)單的、低成本的圖像處理系統是將圖像處理技術(shù)應用到更廣的領(lǐng)域的迫切要求。

本文介紹的系統正是針對這樣的需求而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。

1 總體設計方案

整個(gè)系統由攝像頭、圖像輸入單元、圖像存儲單元、圖像處理單元、圖像顯示單元及驅動(dòng)控制單元幾部分組成。圖像處理系統框圖如圖1所示。

該圖像處理系統采用Atmel的89C55為中央處理單元，系統時(shí)鐘為20MHz。圖像采集部分由ISPLSI1032E提供存儲圖像RAM的地址信號和采集圖像點(diǎn)陣的時(shí)鐘信號。根據需要每幀圖像可分為256×256或512×512點(diǎn)陣，在特殊情況下也可采用256×128或512×256半屏方式。在圖像輸出單元，可將圖像與顯示菜單迭加輸出，構成可視菜單。

另外，為適應工業(yè)檢測和工業(yè)自動(dòng)化方面的應用，在系統中還設計了驅動(dòng)控制電路，可以輸出開(kāi)關(guān)量和模擬量?；旧夏軌蜻m應各種控制場(chǎng)合。

2 硬件電路設計

2.1 ISP器件開(kāi)發(fā)

ISP器件除具有一般PLD器件所具有的易用性、高性能和FPGA的靈活性、高密度外，最重要的一條是它的在系統可編程技術(shù)，

即ISP可以在空白的狀態(tài)下焊接到電路板上。任何已經(jīng)安裝好ISP器件的電路板，只要通過(guò)PC機和下載電纜，就能升級新的編程代碼，并且一切工作可在不斷電的前提下進(jìn)行。

ISP(In SYSTEM PROGRAMMING)技術(shù)是LATTICE半導體公司首先提供出來(lái)的一種能在產(chǎn)品設計、制造過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節，甚至在產(chǎn)品賣(mài)給最終用戶(hù)以后，隨時(shí)對其器件、電路板或整個(gè)電子系統的邏輯和功能進(jìn)行組態(tài)或重組的最新技術(shù)。

在系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中，圖像采集的核心部分是視頻信號經(jīng)A/D轉換的結果如何存儲到存儲器中，即如何根據視頻信號產(chǎn)生存儲器的地址信號。經(jīng)過(guò)對所需邏輯門(mén)數量的估算，我們采用ISPLSI1032為地址發(fā)生器和其它一些邏輯電路。