一種基于dm642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，一般實時圖像處理平臺主要有(1)基于通用PC:主要是用軟件實現(xiàn)圖像處理和識別，解決中等應(yīng)用需求，但要占用CPU過多的資源。(2)基于可編程FPGA:采用的是硬件描述語言(VHDL)，用于開發(fā)圖像處理的算法研制難度較大。(3)基于通用DSP芯片:優(yōu)點是設(shè)計靈活，特別適合于新型產(chǎn)品的研究開發(fā)。(4)基于專用DSP芯片:優(yōu)點是設(shè)計簡便，開發(fā)難度較小、在圖像處理中，圖像數(shù)據(jù)量大，計算復(fù)雜，計算中間結(jié)果精度要求高，具有大量的乘法和加法運算。而專用DSP具有運算速度快，精度高，有專門的硬件乘法器，可實現(xiàn)單周期乘法與累加的運算等特點，所以特別適合于對實時性要求較高的場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有低功耗、高速、高穩(wěn)定性且結(jié)構(gòu)緊湊的特點，通用性強(qiáng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，包括DSP芯片、視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置，所述視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置分別與DSP芯片相連。
[0005]優(yōu)選地，所述DSP芯片采用DM642芯片。
[0006]優(yōu)選地，所述視頻解碼模塊采用TI公司的超低功耗視頻解碼芯片TVP5150，所述TVP5150芯片與DM642芯片的1C總線接口和視頻接口相連。
[0007]優(yōu)選地，所述TVP5150芯片有4片，所述4片TVP5150芯片采用TI公司的I2C總線切換器 SN74CBTLV3257實現(xiàn) DM642 的通訊。
[0008]優(yōu)選地，所述存儲裝置包括SDRAM、FLASH、CF卡接口、cpld寄存器，所述SDRAM、FLASH、CF卡接口、cpld寄存器均與DM642芯片的外部存儲器接口相連。
[0009]本發(fā)明將DM642結(jié)合超低功耗視頻解碼芯片TVP5150和CF卡，應(yīng)用于橋梁拉索表面缺陷檢測系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)緊湊，實現(xiàn)了完全脫離PC機(jī)的圖像采集、處理和存儲，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了良好的獨立性和通用性，擴(kuò)展了 DSP芯片的應(yīng)用領(lǐng)域，為圖像采集及圖像處理領(lǐng)域提供豐富的解決方案。該系統(tǒng)具有低功耗、高速、高穩(wěn)定性且結(jié)構(gòu)緊湊的特點，通用性強(qiáng)。目前己完成系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試，并在橋梁拉索表面缺陷檢測項目中試用，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定。雖然本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是用于橋梁拉索表面缺陷檢測，但在算法上稍加改動即可在工業(yè)檢測、圖像傳感、模式識別、視頻監(jiān)控、視頻壓縮、醫(yī)學(xué)圖像檢測等領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。因此本設(shè)計成果具有重要的推廣應(yīng)用價值，同時系統(tǒng)實現(xiàn)中的技術(shù)解決方案對相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計有參考意義。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2為TVP5150與DM 642連接圖；
[0012]圖3為DM 642的1?總線與TVP 5150連接圖；
[0013]圖4為DM642存儲空間分配示意圖；
[0014]圖5 DM642與CF卡的連接圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]一種基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，包括DSP芯片、視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置，所述視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置分別與DSP芯片相連。
[0017]所述DSP芯片采用DM642芯片。
[0018]所述視頻解碼模塊采用TI公司的超低功耗視頻解碼芯片TVP5150，所述TVP5150芯片與DM642芯片的1C總線接口和視頻接口相連。
[0019]所述TVP5150芯片有4片，所述4片TVP5150芯片采用TI公司的I2C總線切換器SN74CBTLV3257實現(xiàn) DM642 的通訊。
[0020]所述存儲裝置包括SDRAM、FLASH、CF卡接口、cpld寄存器，所述SDRAM、FLASH、CF卡接口、cpld寄存器均與DM642芯片的外部存儲器接口相連。
[0021]如圖1所示，為本發(fā)明系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)工作原理如下:系統(tǒng)上電或復(fù)位后，從FLASH加載程序，完成對DM642的初始化并通過1?總線實現(xiàn)對視頻解碼芯片TVP5150的參數(shù)配置，然后開始進(jìn)行圖像采集，從四路圖像傳感器(CCD)采集到的模擬圖像信號經(jīng)過TVP5150解碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號后，經(jīng)過DM642視頻接口(Vp口)送到SDRAM中，再把SDRAM中的圖像傳輸?shù)紻M642的Cache進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字圖像處理以及缺陷檢測，把檢測出缺陷的圖像經(jīng)過DM642的外部存儲器接口傳輸?shù)酱笕萘靠梢苿哟鎯υO(shè)備CF卡中存儲。
[0022]DM642是美國德州儀器(TI)公司最新推出的針對多媒體處理領(lǐng)域應(yīng)用的定點DSP芯片，具有極強(qiáng)的處理能力，高度的靈活性和可編程性，建立在C64x DSP核心架構(gòu)基礎(chǔ)上，采用第二代高性能長指令架構(gòu)VelociTl.2?，具有速度快、并行處理能力強(qiáng)等特點，非常適用于實時圖像處理。
[0023]有兩個乘法器，每個乘法器單周期可執(zhí)行兩個16位與16位的乘法運算;有六個算術(shù)邏輯單元，每個單元單周期可執(zhí)行兩個16位的加減、比較、移位等運算。在并行架構(gòu)下，每個時間周期最高可執(zhí)行八條32位指令，且在600MHz頻率下，每秒可執(zhí)行24億次16位的乘加或48億次8位的乘加指令、在這種強(qiáng)大運算能力下，對于復(fù)雜度較高與數(shù)據(jù)量較大的圖像處理可進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)運算。此外，DM642還集成了非常豐富的接口和功能模塊，主要包括:一個能夠與大多數(shù)異步存儲器(SRAM，EPR0M)及同步存儲器(SDRAM，SBSRAM，ZBT SRAM,FIFO)無縫連接的64位外部存儲器接口(EMIF); —個具有64路獨立通道的增強(qiáng)型直接存儲器訪問控制器(EDMA);三個能夠與通用的視頻編、解碼器實現(xiàn)無縫連接，支持多種視頻分辨率及視頻標(biāo)準(zhǔn)，支持RAW視頻輸入/輸出和傳輸流模式，可配置的視頻端口(VP0RT0-2); 一條I2C總線;三個32位通用定時器;一個16位通用輸入/輸出接口(GP1);—個鎖相環(huán)時鐘產(chǎn)生器;一個符合IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接II等外設(shè)資源。
[0024]設(shè)計系統(tǒng)的主要功能包括圖像采集、數(shù)據(jù)存儲和電源管理。在實現(xiàn)功能的過程中，作者對芯片進(jìn)行了優(yōu)選，重點對系統(tǒng)模塊間的連接進(jìn)行了巧妙設(shè)計和技術(shù)實現(xiàn)。
[0025]在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，首先要考慮和解決的問題是系統(tǒng)的低功耗，這可以從多個方面入手，但最直接的是選用低功耗器件。因此，系統(tǒng)中視頻解碼模塊采用TI公司的超低功耗視頻解碼芯片TVP515(LTVP5150正常操作時的功耗只有113mW，工作在節(jié)電模式時功耗小于
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[0026]DM642與TVP5150的連接如圖2所示，DM642對TVP5150的訪問通過I2C總線實現(xiàn)、DM642和TVP5150的應(yīng)答過程中需要TVP5150的I2C地址，而TVP5150的I2C地址只有兩個，一條I2C總線只能與兩片TVP5150通訊。為了實現(xiàn)DM642與四片TVP5150的通訊，采用TI公司的1?總線切換器SN74CBTLV3257實現(xiàn)DM642和四片TVP5150的通訊，如圖3所示。按此設(shè)計思想和方法，可擴(kuò)展實現(xiàn)多路圖像信號的采集。
[0027]如圖4所示，DM642的EMIF映射為四個可獨立尋址的存儲空間CE[3:0](CE3空間保留)。由于圖像運算數(shù)據(jù)量大，DM642內(nèi)256K的RAM不夠用，系統(tǒng)中擴(kuò)展了兩片時鐘頻率為133MHZ，容量為16M字節(jié)的SDRAM，為了充分利用DM642的64位外部數(shù)據(jù)總線，設(shè)計時把兩片SDRAM綁定使用，高32位存儲在一片SDRAM中，低32位存儲在另一片SDRAM中；同時，為了實現(xiàn)系統(tǒng)良好的程序移植性和擴(kuò)展性，我們采用最高工作頻率達(dá)到5 Μ Η Z，容量為4 Μ字節(jié)的Flash，而系統(tǒng)中Flash只占據(jù)CE1前一半的尋址空間，即DM642對Flash的最大尋址范圍為512K字節(jié)，為了實現(xiàn)DM642對Flash全部存儲空間的訪問，通過CPLD對Flash進(jìn)行分頁。
[0028]整個系統(tǒng)采用單一5V電源供電，再通過高精度、高穩(wěn)定性的電源管理模塊轉(zhuǎn)換成各模塊要求工作電壓、考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人性化設(shè)計，系統(tǒng)中設(shè)計了具有上電復(fù)位、手動復(fù)位及電源監(jiān)測復(fù)位的復(fù)位模塊，當(dāng)系統(tǒng)上電時復(fù)位模塊產(chǎn)生200ms的上電復(fù)位；當(dāng)電壓低于正常工作電壓90%左右時，復(fù)位模塊產(chǎn)生電源監(jiān)測復(fù)位，以保護(hù)整個系統(tǒng)。
[0029]系統(tǒng)的特色:
[0030]1.功耗低
[0031]相對于其他類型的嵌入式系統(tǒng)，圖像采集和處理系統(tǒng)的功耗普遍比較高。因此，本系統(tǒng)從選擇器件、設(shè)計電路等多方面來降低系統(tǒng)功耗。
[0032]2.通用性
[0033]系統(tǒng)的通用性主要表現(xiàn)在圖像解碼模塊和圖像處理模塊，解碼模塊中的TVP5150可以支持PAL，NTSC等多種視頻格式，從而使系統(tǒng)中圖像傳感器的選擇具有更大靈活性、系統(tǒng)中采用DSP做圖像處理，而DSP是完全可編程的，允許用戶根據(jù)具體的應(yīng)用編寫相應(yīng)的圖像處理算法。
[0034]3.存儲容量大
[0035]圖像數(shù)據(jù)量很大，采用一般的存儲設(shè)備無法滿足要求，基于CF卡具有體積小、容量大、功耗低、高速及成木低等諸多優(yōu)點，系統(tǒng)中我們采用CF卡來保存處理后的圖像數(shù)據(jù)，存儲容量達(dá)到8G、本系統(tǒng)CF卡與DM642的連接關(guān)系如圖5所示。
【主權(quán)項】
1.一種基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，其特征在于:包括DSP芯片、視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置，所述視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置分別與DSP芯片相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP芯片采用DM642芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，其特征在于:所述視頻解碼模塊采用TI公司的超低功耗視頻解碼芯片TVP5150，所述TVP5150芯片與DM642芯片的1C總線接口和視頻接口相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，其特征在于:所述TVP5150芯片有4片，所述4片TVP5150芯片采用TI公司的I2C總線切換器SN74CBTLV3257實現(xiàn) DM642 的通訊。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲裝置包括SDRAM、FLASH、CF卡接口、cpld寄存器，所述SDRAM、FLASH、CF卡接口、cpld寄存器均與DM642芯片的外部存儲器接口相連。
【專利摘要】本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DM642的嵌入式實時多路圖像采集處理系統(tǒng)，包括DSP芯片、視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置，所述視頻解碼模塊、電源管理模塊、JTAG接口、存儲裝置分別與DSP芯片相連。本發(fā)明將DM642結(jié)合超低功耗視頻解碼芯片TVP5150和CF卡，應(yīng)用于橋梁拉索表面缺陷檢測系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)緊湊，實現(xiàn)了完全脫離PC機(jī)的圖像采集、處理和存儲，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了良好的獨立性和通用性，擴(kuò)展了DSP的應(yīng)用領(lǐng)域，為圖像采集及圖像處理領(lǐng)域提供豐富的解決方案。該系統(tǒng)具有低功耗、高速、高穩(wěn)定性且結(jié)構(gòu)緊湊的特點，通用性強(qiáng)。
【IPC分類】H04N7/18
【公開號】CN105472327
【申請?zhí)枴緾N201510817727
【發(fā)明人】蔡旭東, 姜惠啟, 孫淼
【申請人】青島中科軟件股份有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月21日