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基于DSP+FPGA的图像处理的应用研究

2020-12-07阅读(297)

基于DSP+FPGA的图像处理的应用研究

论文摘要

本文研究和设计了一种集图象采集,图象识别,图象传输,图像显示等于一体的实时嵌入式系统。该平台包括硬件系统设计与应用程序开发两个方面,充分利用TI公司的VC55XX系列DSP强大的并行运算能力、以及FPGA的灵活时序逻辑控制技术实现系统的高速运行。本图像处理系统主要由两部分组成,硬件设计和软件设计,具体如下:1.在硬件设计部分:实现由摄像头、编解码芯片、电源、FPGA、DSP以及双口SDRAM和FLASH所组成的图像采集处理系统;设计并完成系统的原理图和印制板图;完成电路板调试,系统硬件功能验证。2.在软件开发部分:完成Philips公司的SAA7115H和SAA7105H的配置代码开发,DSP底层驱动程序开发以及完成FPGA在高速图像采集中的verilog应用程序开发。本设计系统能够实现25帧每秒的数字视频流图像数据的输出,由DSP对编解码芯片和配置实现一幅512×256数据量的图像采集。DSP负责系统的嵌入式操作,包括系统的控制和图像识别算法的实现。并由FPGA负责对图像信号的时序逻辑配置及VGA显示控制。目前,基于DSP和FPGA的图像处理系统硬件平台已经搭建成功,系统软件代码程序也已经开发完成。本系统能够实现高速图像采集、嵌入式操作与图像处理算法、UART数据通信等功能,具有速度快、稳定性高、体积小、功耗低等特点,为图像处理算法提供一个较好的验证平台。

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 概述
  • 1.2 课题的提出及研究的目的和意义
  • 1.2.1 研究的背景和选题的依据
  • 1.2.2 研究的目的和意义
  • 1.3 课题研究的主要内容及重点
  • 第二章 系统总体设计方案
  • 2.1 系统硬件原理框图设计
  • 2.2 系统主要工作模块划分及工作流程
  • 2.2.1 系统主要工作模块
  • 2.2.2 系统工作流程
  • 2.3 系统工作原理
  • 第三章 图像采集电路设计
  • 3.1 数字图像基础知识
  • 3.1.1 彩色图像空间模型的空间变换
  • 3.1.2 图像的格式
  • 3.2 数字图像传感器
  • 3.3 解码芯片SAA7115原理及数据结构
  • 3.4 数据采样及SAA7115H解码电路
  • 3.4.1 SAA7115主要管脚功能特性
  • 3.4.2 视频输入解码电路
  • 2C控制电路'>3.5 I2C控制电路
  • 3.6 地址产生电路
  • 第四章 TMS320VC5501PGF为核心的电路设计
  • 4.1 数字信号处理器（DSPs）概述
  • 4.2 数字信号处理器（DSPs）结构
  • 4.3 TMS320C55X系列DSP处理器体系结构
  • 4.3.1 TMS320C55X内部结构
  • 4.3.2 TMS320C55X存储器空间
  • 4.3.3 TMS320C55X片内外设
  • 4.4 DSP处理器分类
  • 4.5 DSP数字信号处理器芯片TMS320VC5501PGF
  • 4.6 DSP外部数据存储器接口电路设计
  • 4.7 DSP外部程序存储器接口设计
  • 4.8 JTAG接口电路设计
  • 4.9 DSP时钟电路设计
  • 4.10 UART接口设计
  • 第五章 FPGA为核心的电路设计
  • 5.1 可编程逻辑器件概述
  • 5.2 可编程逻辑器件XC3S100E-4TQ144C概述
  • 5.3 SAA7105H编码芯片概述
  • 5.4 FPGA外围电路设计
  • 5.5 FPGA与SAA7105的电路设计
  • 5.6 VGA信号输出
  • 5.6.1 VGA工作原理
  • 5.6.2 VGA信号时序
  • 第六章 系统信号完整性设计
  • 6.1 电源设计
  • 6.1.1 模拟3.3V和数字3.3V电源设计
  • 6.1.2 DSP电源电路设计
  • 6.1.3 FPGA电源电路设计
  • 6.2 复位电路设计
  • 6.2.1 系统复位电路设计
  • 6.2.2 复位电路的复位时序
  • 6.3 本设计系统PCB电源网路设计
  • 6.4 实际电路PCB传输线及其设计
  • 第七章 系统软件设计
  • 7.1 DSP处理系统底层驱动程序开发
  • 7.1.1 DSP外部数据存储器驱动程序设计
  • 7.1.2 DSP程序存储器程序设计
  • 7.1.3 DSP内部时钟电路配置
  • 7.1.4 UART通信程序设计
  • 2C配置程序设计'>7.1.5 I2C配置程序设计
  • vc5501.cmd程序设计'>7.1.6 系统配置文件bootvc5501.cmd程序设计
  • 7.2 FPGA应用程序设计
  • 7.2.1 XC3S100E-4TQ144C配置模式
  • 7.2.2 XC3S100E-4TQ144C图像时序程序设计
  • 7.2.3 FPGA设计要点与技巧
  • 第八章 系统抗干扰设计
  • 8.1 干扰的来源和后果
  • 8.2 系统电源抗干扰设计
  • 8.3 硬件抗干扰设计
  • 8.4 软件抗干扰设计
  • 8.5 输入输出信号抗干扰措施
  • 本论文的创新点
  • 结论与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 研究生期间的研究成果
  • 研究生期间所获得的奖励
  • 附录A 电路原理图
  • 附录B 电路PCB图
  • 附录C 图像采集与处理平台的实物图

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