多DSP并行处理电路及在图像融合中的应用研究

摘要

随着半导体相关技术的不断进步，DSP芯片的整体性能也随之得到了极大的提高，并在现代生活中的各个领域发挥着不可替代的作用。但是面对多个领域逐渐攀升的应用需求，特别是一些有实时性要求的场合，现有DSP芯片已经很难满足系统对处理能力的需要。另一方面受限于现有的技术能力，单纯提高芯片的主频已经不是有效的解决手段。现行主流解决方案的其中之一是在单个处理板上集成多个DSP芯片并借助辅助芯片构成完整的系统，从而提高系统的整体处理能力。
　　本论文在充分分析现行多DSP系统的多种结构方案的基础上，先后提出两片、四片DSP与一片FPGA组成并行结构，DSP的IO口作为握手信号的总体方案。首先在了解和比较现有多DSP系统方案和结合实验室现有资源的基础上，提出符合自身需要的系统总体设计方案;其次，给出系统中各个功能模块硬件电路的具体设计;然后，在信号完整性、电源完整性等的仿真结果和相关设计原则的指导下完成系统电路的PCB设计;最后，设置系统调试的软件环境，在完成系统电路板的制版、焊接和模块电路的调试后实现现有图像融合算法在融合板上的运行，并评估系统性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 图像融合概述

1．2 图像融合在不同领域的应用

1．3 多DSP的发展历程及在图像融合中的应用

1．3．1 DSP的发展阶段以及在图像融合中的应用

1．3．2 多DSP国内外的发展现状

1．4 本文工作的意义与主要工作

2 多DSP并行处理电路总体设计方案

2．1 图像融合系统的设计流程

2．2 多DSP并行处理系统方案论证

2．3 多DSP并行处理系统总体方案设计

2．4 本章小结

3 多DSP并行处理系统任务模块设计

3．1 多DSP并行处理系统核心模块设计

3．1．1 TM320DM642、EP4CGX110DF27主要特点与硬件结构

3．1．2 多路模数转换模块电路设计

3．1．3 视频拼接模块电路设计

3．1．4 数模转化模块电路设计

3．2 多DSP并行处理系统外围支持模块设计

3．2．1 系统数据存储模块电路设计

3．2．2 系统时钟模块电路设计

3．2．3 系统电源模块电路设计

3．3 DSP和FPGA串行配置模块电路设计

3．3．1 多DSP的JTAG菊花链电路设计

3．3．2 FPGA的AS和JTAG串行配置电路设计

3．4 本章小结

4 系统PCB设计以及信号完整性分析与仿真

4．1 高速数字电路设计

4．1．1 高速数字电路设计流程

4．2 高速信号线的反射仿真与分析

4．2．1 传输线特性阻抗与叠层安排

4．2．2 信号反射的仿真与应对策略

4．3 高速信号线的串扰仿真与设计

4．3．1 串扰的产生

4．3．2 地址线和数据线的串扰仿真分析

4．4 系统电源完整性分析

4．4．1 电源噪声的产生

4．4．2 电源完整性的实现

4．5 本章小结

5 系统算法实现与实验数据分析

5．1 多DSP调试软件环境设置

5．1．1 多DSP调试软件CCS配置

5．1．2 多处理器并行调试环境

5．2 融合算法实时性分析方法

5．3 多DSP系统性能评价

5．4 拉普拉斯金字塔图像融合算法的硬件实现

5．4．1 拉普拉斯金字塔图像融合算法

5．4．2 拉普拉斯金字塔算法在硬件上的实现

5．5 既有融合算法向多DSP系统的移植及数据分析

5．5．1 现有算法向多DSP系统移植

5．5．2 实验数据的分析

5．6 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献