一種高速DSP的圖像處理應用平臺的設計

1 引言

　　完成某一特定任務的圖像處理系統(tǒng)，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)點在于開發(fā)周期短，費用較低，而且產(chǎn)品易于維護和升級;缺點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合，難以達到實時性要求。該方案有二種應用場合：算法開發(fā)初中期階段及一些實時性要求不高的領域。使用ASIC的方案中，所有的運算都由硬件實現(xiàn)，因此實時性會非常好，但硬件的設計是一大難點，而且系統(tǒng)一旦定型，不方便對其進行升級。使用高速DSP可以說是二種方案的折衷，一方面在硬件實現(xiàn)上只需根據(jù)需求進行DSP外圍接口電路的設計，另一
方面，隨著DSP技術的快速發(fā)展，高性能芯片的不斷推出，其運算能力也能滿足一般圖像處理的要求。而且，系統(tǒng)功能由算法軟件來實現(xiàn)，對系統(tǒng)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](簡稱DM642)，實現(xiàn)了一種圖像處理系統(tǒng)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(tǒng)硬件設計

　　系統(tǒng)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;通過控制視頻編解碼器完成視頻的采集和輸出;并通過McBSP接口實現(xiàn)UART，方便視覺系統(tǒng)與外界的通信。

　　圖 1 DSP視覺系統(tǒng)硬件組成結(jié)構圖

　　系統(tǒng)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(tǒng)啟動時作為Boot ROM使用;SDRAM由兩片4Banks×512K×32Bits規(guī)格的芯片夠成，型號是HY57V643220CT，用來儲存程序、數(shù)據(jù)和視頻。視頻ADC采用Phillips公司的SAA7113，轉(zhuǎn)換精度9Bits，擁有有4個模擬輸入通道，可輸入4路模擬視頻信號，輸出接口(VP0)有一個，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(zhuǎn)換精度為10Bits，最高信噪比達80dB，它在DM642的行、場同步信號及自己的時鐘控制下從DM642中讀出數(shù)據(jù)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出到TV顯示器上進行顯示。通信接口中利用DM642已有的同步串口McBSP與EDMA實現(xiàn)UART的方法，硬件上加入一片MAX3323E，實現(xiàn)CMOS邏輯電平和RS-232邏輯電平之間轉(zhuǎn)換，以滿足與控制計算機進行串口通信的要求。

　　3、系統(tǒng)軟件設計

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