基于双DSP的全方位视觉图像处理系统硬件设计与研究

摘要

随着计算机技术的快速发展，图像处理技术已经被广泛的应用于人们的日常生活，以及军事、工业、医疗护理、空间探险等其它领域。基于DSP的视频处理系统，作为实现实时处理的一个重要方法已经成为人们研究的重点。 全方位视觉感知，可以一次获得大于半球视场(3600×1800)的三维空间的全部视觉信息，是近几年被广泛关注、热门研究的视觉感知技术。由于其视域开阔，对于民用、军事还有宇航空间领域中的依赖于视觉信息做出决策的各行业都具有非常重要的意义。 全方位视觉图像包含的数据量大，而且本系统要同时实现路标导航和机动目标跟踪，所需算法复杂。单DSP系统已无法满足课题要求。采用多个DSP成为一种必然的选择。本论文在国家863 项目“基于全方位视觉的移动机器人动态目标探测与导航”的资助下，对如何构建高速、高实时、高性能的双DSP并行图像处理系统进行了深入探讨，开展了对双DSP图像处理系统的硬件研究和设计，取得了如下成果： 1、在对系统进行分析基础上，依据系统设计要求，提出了基于并行处理思想的、以TMS320DM642 核心处理芯片的、双DSP主从结构的硬件设计方法，并设计了整个硬件系统结构。 2、详细阐述了硬件系统各个模块的作用，并对各个模块进行了设计，主要包括：SDRAM接口电路、Flash 接口电路、CPLD 逻辑控制模块、双DSP之间的通讯接口、视频解码模块、视频编码模块、电源管理电路、JTAG 电路和其他辅助电路。 3、在CCS 开发环境下，开发完成了双DSP图像处理系统的板级支持程序，包括DM642引导程序、片内外设选择、系统初始化程序、EMIF 控制寄存器配置程序、I2C模块初始化程序、EDMA 配置程序、视频端口的配置程序以及双DSP之间的通讯机制。在此基础上开发了视频采集和回放程序。 4、在分析I2C总线协议的基础上，详细叙述了DM642 通过I2C模块对视频编解码芯片的寄存器进行配置、校验的流程。在QUARTUSII 开发环境下，设计了CPLD 逻辑控制模块的源程序，并进行了仿真。最后对本硬件平台的进一步完善提出了几点建议。