车牌识别硬件系统的研究与设计

论文摘要

车牌识别系统（LPRS, License Plate Recognition System）是智能交通系统（ITS, Intelligent Transportation Systems）的一个非常重要的发展方向。随着社会的发展和人民生活水平的提高,车辆的数目不断增加,交通状况日趋恶化,给社会和环境到来了巨大的压力。日益拥堵的城市交通需要更先进、更有效的交通管理、控制。利用车牌识别技术来提高管理水平、交通效率和进行安全的智能交通管理已经成为一个重要的研究内容。车牌识别系统具有对车辆进行自动化监视,验证,登记与报警等强大功能,可以被广泛地应用于高速公路自动收费、停车场安全管理、被盗车辆的追踪、车流统计等。本文主要研究了基于DSP和FPGA的车牌识别系统,充分利用TI公司的C6000系列DSP强大的运算能力、以及FPGA的灵活的时序逻辑控制技术,从硬件方面实现系统的高速运行。本文所涉及到车牌识别系统的设计和开发,主要工作由以下几个部分组成:1.调试了车牌识别系统的硬件电路板;利用了FPGA进行图像的采集、传输和存储的Verilog HDL应用程序开发;完成了DSP底层的部分驱动程序的开发和车牌识别算法的移植;设计了基于DSP/BIOS的嵌入式识别系统。2.为了达到更快的识别速度和更高的识别率,在原有的车牌识别系统基础上改进了车牌识别系统的硬件实现方案,同时对该方案具体实施过程中所涉及的问题进行了探讨。该改进的方案由1DSP+1FPGA和2DSP+1FPGA两块子板构成,设计上具有一定的灵活性。目前,车牌识别系统已经完成了调试,该系统能够实现图像采集、识别、与外设的串口通信等功能,具有速度快、体积小、功耗低等特点。此外,对于改进的车牌识别系统,已经完成了部分原理图和PCB图设计,软件部分设计也在进一步探讨和调试中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 车牌识别技术的研究方向
• 1.3 车牌识别技术的研究现状和难点
• 1.3.1 车牌识别技术的研究现状
• 1.3.2 车牌识别技术的研究难点
• 1.4 车牌识别技术的应用情况及发展趋势
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 车牌识别系统
• 2.1 嵌入式实时系统
• 2.2 车牌识别系统设计
• 2.3 数字信号处理器DSP
• 2.3.1 DSP 的特点和分类
• 2.3.2 C6713B DSP 的特点
• 2.3.3 DSP 的片内资源及应用
• 2.3.4 DSP 外围器件的配置
• 2.4 现场可编程逻辑器件FPGA
• 2.4.1 FPGA 的特点
• 2.4.2 CYCLONE 系列FPGA 的特点
• 2.5 视频解码芯片SAA7113H
• 2.6 通用异步收发器UART
• 2.7 系统电源模块设计
• 2.8 系统存储芯片
• 2.9 车牌识别系统算法流程
• 2.10 本章小结
• 第三章 FPGA 程序设计
• 3.1 FPGA 系统总体设计方案
• 3.2 FPGA 各模块程序设计
• INTERFACE'>3.2.1 图像采集模块SAA7113H_INTERFACE
• 3.2.1.1 SAA7113H 与FPGA 的连接
• 3.2.1.2 图像采集模块
• 3.2.2 FPGA 内部缓存模块RAM
• 3.2.3 DSP 接口模块
• 3.2.4 UART 模块
• 3.2.4.1 MAX3232 芯片
• 3.4.2.2 UART 模块设计
• 3.3 FPGA 上电配置
• 3.4 FGPA 设计技巧
• 3.5 本章小结
• 第四章 DSP 应用程序设计
• 4.1 实时操作系统与DSP/BIOS
• 4.1.1 实时操作系统
• 4.1.2 CCS 概述
• 4.1.3 DSP/BIOS 嵌入式系统
• 4.1.3.1 DSP/BIOS 结构
• 4.1.3.2 DSP/BIOS 中断管理
• 4.1.3.3 DSP/BIOS 任务调度（HWI/SWI/TSK）
• 4.1.3.4 DSP/BIOS 任务间的通信与同步（MBX/SEM/QUE）
• 4.2 DSP 应用程序开发
• 4.2.1 任务划分
• 4.2.2 任务间的通信和同步
• 4.3 DSP 系统初始化
• 4.3.1 DSP 片级支持库CSL
• 4.3.2 DSP 系统初始化
• 4.3.3 烧写FLASH
• 4.3.4 系统自举过程
• 4.4 SAA7113H 的配置
• 4.5 软件代码优化
• 4.6 本章小结
• 第五章 车牌识别系统设计的改进
• 5.1 系统设计的背景
• 5.1.1 不停车电子收费系统
• 5.1.2 两个识别系统的比较
• 5.2 车牌识别系统的改进方法
• 5.2.1 车牌识别系统总体设计
• 5.2.2 字符识别状态及其所采取的判决方法
• 5.2.3 系统数据流的实现
• 5.3 系统硬件设计方法
• 5.3.1 硬件设计思路
• 5.3.2 系统主体硬件平台
• 5.3.3 工作流程
• 5.3.4 摄像机的安装方法
• 5.4 FPGA 设计
• 5.5 速度匹配问题
• 5.6 实施过程中应该注意到的一些问题
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一 车牌识别系统PCB 板实物图
• 附录二 改进的车牌识别系统中单DSP/单FPGA 子板PCB 图
• 攻硕期间取得的成果