基于DSP和FPGA的车牌识别系统设计及实现

论文摘要

随着我国国民经济的高速发展,国内高速公路、城市道路、停车场建设越来越多,对交通控制、安全管理的要求也日益提高,智能交通系统（Intelligent Transportation Systems,简称ITS）已成为当前交通管理发展的主要方向,而车牌识别系统（License Plate Recognition System,简称LPRS）技术作为智能交通系统的核心,起着举足轻重的作用,可以被广泛地应用于高速公路自动收费（Electronic Toll Collection,简称ETC）、停车场安全管理、被盗车辆的追踪、车流统计等。目前,车牌识别系统大多都是基于PC平台的,其优势是实现容易,但是成本高、实时性不强、稳定性不高等缺点使其不能广泛推广。为了克服以上的缺点,且满足识别速度和识别率的要求,本文在原有车牌识别硬件系统设计的基础上做了一定的改进（原系统在图像采集、接口通信、系统稳定、脱机工作等方面存在一定问题）,与团队成员一起设计出了新的车牌识别硬件系统,采用单DSP+FPGA和双DSP+FPGA双板子的方式来共同实现（本人负责单DSP+FPGA的原理图和PCB绘制,另一成员负责双DSP+FPGA的原理图和PCB绘制）。本文所涉及的该车牌硬件系统,主要工作由以下几个部分组成:1.团队共同完成了新车牌识别系统的硬件设计,采用两个板子实现。其中,本人负责单DSP+FPGA板子绘制。2.团队一起完成了整个系统的硬件电路调试。主要分为如下模块进行调试:电源,DSP,FPGA,SAA7113H视频解码器,LCD液晶显示和UART接口等。3.负责完成了整个系统的DSP应用程序设计。采用DSP/BIOS操作系统来构建系统的框架,添加了多个任务对象进行管理系统的调度;用CSL编写了DSP上的底层驱动;完成了车牌识别算法在DSP上的移植与优化。4.参与完成了部分FPGA程序的开发,主要包括图像采集、存储、传输几个模块等。最终,本系统实现了高效、快速的车牌识别,各模块工作稳定,能脱机实现图像采集、传输、识别、结果输出和显示为一体化的功能;为以后进行高性能的车牌识别算法开发提供了一个很好的硬件平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题开展的背景与现实意义
• 1.2 车牌识别技术的现状、特点以及难点
• 1.3 车牌识别技术的应用领域及发展趋势
• 1.4 本课题需要完成的主要工作
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 嵌入式车牌识别系统
• 2.1 车牌识别系统总体结构
• 2.1.1 车牌识别系统的硬件部分
• 2.1.2 车牌识别系统的应用程序部分
• 2.1.3 车牌识别系统的算法实现部分
• 2.2 TMS320C6713B DSP 介绍
• 2.2.1 TMS320C6713B 的特点
• 2.2.2 TMS320C6713B 的片上外设及应用
• 2.3 EP1C12Q240C8 FPGA 介绍
• 2.4 SAA7113H 视频解码芯片介绍
• 2.5 本章小结
• 第三章 车牌识别系统硬件及驱动设计
• 3.1 车牌识别系统硬件平台
• 3.2 车牌图像获取模块
• 3.2.1 SAA7113H 硬件接口
• 3.2.2 SAA7113H 的配置
• 3.3 车牌图像处理模块
• 3.3.1 DSP 与SDRAM 接口
• 3.3.2 DSP 与FLASH 接口
• 3.3.2.1 Flash 接口硬件设计
• 3.3.2.2 Flash 接口驱动设计
• 3.3.3 DSP 与FPGA 接口
• 3.3.4 DSP 的GPIO 接口
• 3.4 液晶显示模块
• 3.4.1 LCD 液晶模块介绍
• 3.4.2 LCD 液晶硬件接口实现
• 3.4.3 LCD 显示原理
• 3.4.4 LCD 驱动程序设计
• 3.5 FPGA 控制模块
• 3.5.1 FPGA 与SRAM 接口
• 3.5.2 UART 串行通信接口
• 3.5.2.1 UART 协议
• 3.5.2.2 RS-232 接口
• 3.5.2.3 RS-485 接口
• 3.5.3 双板通信接口
• 3.5.4 FPGA 配置接口
• 3.6 电源管理模块
• 3.7 电路板制作与调试经验
• 3.7.1 电路板制作
• 3.7.2 电路板调试
• 3.8 本章小结
• 第四章 FPGA 程序设计
• 4.1 FPGA 程序设计
• 4.2 FPGA 调试经验
• 4.3 本章小结
• 第五章 DSP 应用程序设计
• 5.1 CCS 集成开发环境
• 5.2 实时操作系统DSP/BIOS
• 5.2.1 DSP/BIOS 结构
• 5.2.2 DSP/BIOS 的线程调度
• 5.2.3 DSP/BIOS 中断管理
• 5.2.4 DSP/BIOS 任务管理
• 5.2.5 DSP/BIOS 进程同步与通信
• 5.2.6 DSP/BIOS 后台管理
• 5.3 基于DSP/BIOS 的DSP 应用程序开发
• 5.3.1 内存划分
• 5.3.2 进程划分、同步和通信
• 5.3.3 DSP 系统初始化
• 5.3.4 应用程序的具体实现
• 5.4 车牌识别算法移植
• 5.5 基于FLASH 的自举
• 5.6 DSP 调试经验
• 5.7 系统的测试
• 5.7.1 系统的一次完整性测试
• 5.7.2 系统的测试结果
• 5.7.2.1 系统识别率
• 5.7.2.2 系统识别速度
• 5.8 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的成果