基于FPGA和DSP的高速圖像處理系統(tǒng)
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3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的總體劃分，也可以分為2大部分來(lái)描述。FPGA方面的軟件設(shè)計(jì)主要是各功能模塊的編寫(xiě)，如攝像頭I2C配置模塊、SDRAM控制器、圖像圖像預(yù)處理器、VGA控制器、SD卡控制器、高速緩沖器等；DSP方面的設(shè)計(jì)主要包括2方面，一方面是外部存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)，如SDRAM、雙口RAM、FLASH等；另一方面為在DSP內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高效的圖像壓縮算法，如本文采用的JPEG壓縮算法的實(shí)現(xiàn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/190285.htm
整個(gè)系統(tǒng)的程序運(yùn)行如圖4所示，從高速壓縮系統(tǒng)軟件流程圖中可以清楚的看到，FPGA和DSP各自的程序運(yùn)行遵循著自己的一套規(guī)則，但是它們之間的之間又實(shí)時(shí)的完成著數(shù)據(jù)的交互。FPGA向DSP方向的指令，是通過(guò)FPGA方面設(shè)置了一個(gè)中斷信號(hào)，當(dāng)DSP接受到該信號(hào)的時(shí)候，就開(kāi)始從雙口RAM中按照規(guī)則進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的讀?。籇SP如果要完成向FPGA方面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，遵循的一個(gè)類似的執(zhí)行規(guī)則，DSP會(huì)提供一個(gè)能夠進(jìn)行辨別的信號(hào)，讓其從雙口RAM中把壓縮后的圖像數(shù)據(jù)讀進(jìn)來(lái)。
4 測(cè)試結(jié)果
將FPGA上的程序下載EPCS中和將DSP開(kāi)發(fā)程序燒寫(xiě)進(jìn)FLASH(默認(rèn)自舉方式)，對(duì)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試。設(shè)置采集和處理圖像分辨率為640×480，視頻YUV下采樣率選4：1：1，DSP中壓縮一幀圖像所用的時(shí)間在23 ms左右，壓縮比基本上在10：1～20：1的范圍內(nèi)，且SNR值基本上保證在30 dB以上。23 ms的DSP壓縮時(shí)間，再加上每幀采集、傳輸和JPEG文件存儲(chǔ)所用的時(shí)間，大約在31 ms左右，因此系統(tǒng)整體效率上能保證對(duì)采集來(lái)的圖像做實(shí)時(shí)處理。測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié)論
本文基于FPGA和DSP，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能高、功耗低的高速圖像處理系統(tǒng)。在總結(jié)現(xiàn)有的FPGA與DSP高速通訊方式的基礎(chǔ)上，提出了一種利用單片雙口RAM做通信媒質(zhì)完成FPGA與DSP之間數(shù)據(jù)高速通訊的結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)更好的嵌入式圖像處理系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的解決方案。
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