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基于DSP的视频图像处理系统设计

作　者: 陈善勇
导　师: 黄席樾
学　校: 重庆大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 数字信号处理器图像采集实时数字图像处理复杂可编程逻辑器件
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 1201次
引　用: 17次
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内容摘要

数字信号处理器由于其强大的运算能力和特殊的软硬件结构,在图像处理方面有着广泛而重要的应用。本文在深入研究DSP 的技术和理论后,设计了一种基于DSP 的视频图像处理系统,该系统的研究主要基于DSP 芯片体积小、处理速度快、实时性高、价格低廉等特点。目前的图像处理多以图像卡的形式出现,并借助于微机系统高处理速度和大存储容量来完成对图像的相关处理工作,但带来了体积大、成本高、工作稳定性差等缺点。本文在研究了DSP 的特性后,确定了DSP 的选型原则,经过分析和比较,选定了DSP 的型号,并确定了系统各组成部分的设计方案,对系统各组成模块的功能和特点作了详细的介绍。TMS320C6713 是TI 公司推出的一款高性能浮点数字信号处理器,它强大的硬件结构和软件系统,以及高达225MHz 的运算速度,使其在本系统中得以采用,它主要完成对图像的采集、处理以及显示功能。鉴于此,本文提出了以TI 公司TMS320C6713 为中央处理器负责图像处理,视频解码芯片进行图像采集与转换,CPLD 完成各种接口逻辑和时序匹配的视频图像处理系统,构造了系统各部分的电路原理图和印刷电路板(PCB)图,并对硬件电路板进行了全面调试,确保了硬件设计的合理性。并从硬件结构的角度,对系统整体开发框架及流程作了说明。系统采集的图像数据存放在SDRAM 存储器中,每帧图像采集完成后通过中断方式通知DSP 读取,DSP 对一帧图像处理完后,再送往图像显示模块。该系统具有体积小、成本低、工作性能可靠等优点。本文还对系统各模块的接口程序及FLASH 存储器芯片的编程过程作了详细的说明,并给出部分源程序代码。对CPLD 的开发工具MAX+PLUSII 以及DSP 的开发环境、调试工具和软件开发流程也作了比较详尽的介绍。最后,作为一个实例,介绍了该系统在汽车防撞报警中的应用,并给出DSP对图像处理的结果,实验证明,该图像处理系统具有很好的实时性,对图像的处理结果也是令人满意的。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外现状和发展趋势  9-11
  1.3 本图像处理系统的提出  11-12
  1.4 本文研究的主要内容  12
  1.5 小结  12-13
2 DSP 技术与系统方案选择  13-21
  2.1 DSP 技术概述  13-19
    2.1.1 DSP 处理器的结构及特点  14-15
    2.1.2 TMS320C6000 系列DSP  15-19
  2.2 系统方案选择  19-20
    2.2.1 DSP 芯片选型  19
    2.2.2 视频采集与转换方案选择  19-20
    2.2.3 时序匹配方案选择  20
  2.3 小结  20-21
3 系统的硬件组成  21-48
  3.1 系统的组成原理框图  21
  3.2 复位系统设计和芯片设置  21-23
    3.2.1 电源与复位  21-22
    3.2.2 定时器、时钟和PLL 设置  22
    3.2.3 Power—Down 逻辑和散热设计  22-23
  3.3 DSP 图像处理模块  23-36
    3.3.1 TMS320C6713 高速数字信号处理器  23-24
    3.3.2 扩展的直接存储器访问(EDMA)  24-28
    3.3.3 外部存储器接口的设计  28-30
    3.3.4 多通道缓冲串口McBSP  30-32
    3.3.5 中断和主机接口HPI  32-36
  3.4 视频采集与转换模块  36-40
    3.4.1 视频采集芯片和I~2C 总线概述  36-38
    3.4.2 视频采集控制原理  38-39
    3.4.3 实验与结论  39-40
  3.5 存储器  40-45
    3.5.1 存储器映射  40-42
    3.5.2 SDRAM  42-43
    3.5.3 FLash  43-45
  3.6 图像显示模块  45-46
  3.7 系统工作流程  46-47
  3.8 小结  47-48
4 系统软件设计  48-66
  4.1 DSP 软件开发工具  48-50
    4.1.1 集成开发环境 Code Composer Studio  48-49
    4.1.2 系统调试工具  49-50
    4.1.3 COFF 文件  50
  4.2 DSP 软件编程步骤  50-51
  4.3 系统各模块程序设计  51-61
    4.3.1 系统初始化模块  52
    4.3.2 视频采集与转换模块  52-53
    4.3.3 系统引导程序设计  53-55
    4.3.4 Flash 编程  55-57
    4.3.5 CPLD 程序设计  57-61
  4.4 本装置在智能汽车防撞报警系统中的探讨  61-65
    4.4.1 汽车防撞报警系统的工作原理及流程  61-62
    4.4.2 道路检测  62-63
    4.4.3 障碍物检测、识别与跟踪  63
    4.4.4 障碍物测距  63-64
    4.4.5 实验与结论  64-65
  4.5 小结  65-66
5 结束语  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  71-72
独创性声明  72
学位论文版权使用授权书  72

基于DSP的视频图像处理系统设计

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