基于ARM和DSP的嵌入式实时图像处理系统设计与研究

摘要

现代信息技术的迅猛发展,使得图像处理方面的研究与应用,尤其是实时图像处理引起了更广泛的关注.近年来,DSP技术的不断发展,将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中,并推动了新的理论和应用的发展,对图像处理等领域的技术发展也起到了十分重要的作用.同时,随着网络、移动通讯和多媒体技术的飞速发展,嵌入式系统也得到了更加广泛的应用.本文首先分析了嵌入式系统,DSP,实时图像处理等领域的最新发展,并结合本研究室以往在图像处理系统方面(特别是牌照识别系统)的研究成果和实际开发经验,提出了采用TI C6000系列DSP、Intel StrongARM和FPGA为主体的硬件系统架构,设计一种基于DSP+FPGA+ARM的嵌入式实时图像处理系统.该系统将高速的DSP与在通讯、网络和实时控制方面具有独特优势的StrongARM处理器,以及接口逻辑丰富、并行运算能力强大的FPGA结合起来,为嵌入式实时环境下一些复杂算法的实现问题开辟了新的途径.接着,本文在课题的实际需求基础之上,结合DSP和嵌入式系统的开发流程,介绍了系统功能和总体设计方案,它涵盖了系统硬件设计,软件平台及相关开发环境和工具.在后续的章节中,本文详细介绍了系统硬件设计与实现,包括系统基本模块的硬件设计和开发过程,以及硬件PCB制作和系统调测等内容.还介绍了系统软件实现中的一些关键问题,特别是DSP代码的开发与优化等内容.最后,总结了本课题研究所取得的成果及其不足之处,提出了课题进一步深入研究的展望及其应用前景.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究背景

§1.2嵌入式系统概述

§1.3 DSP概述

§1.4基于ARM+DSP的嵌入式实时图像处理系统

§1.5本论文的研究内容和章节安排

第二章系统功能和总体设计

§2.1 DSP开发工具和设计流程

§2.2嵌入式系统开发流程和设计原则

§2.3系统功能分析

§2.4系统总体方案设计

§2.4.1硬件方案设计

§2.4.2软件平台和开发工具选择

第三章系统硬件设计

§3.1.DSP图像采集处理模块的设计

§3.1.1模块主要功能及基本框架

§3.1.2 DSP时钟频率及启动配置方案

§3.1.3 SAA7111的参数设置

§3.1.4图像存储及控制接口的设计

§3.1.5 TMS320C6205与存储器的接口

§3.2 StrongARM实时控制及传输模块的设计

§3.2.1模块主要功能及基本框架

§3.2.2嵌入式主板设计

§3.3 DSP与ARM的协同接口模块设计及仿真

§3.3.1协同接口模块主要功能及基本框架

§3.3.2协同接口模块启动配置方案

§3.3.3协同接口模块启动配置流程

§3.3.4协同接口模块接口设计

§3.3.5异步FIFO实现不同模块之间的接口

§3.3.6 SDRAM控制器设计

§3.3.7 FPGA设计要点与技巧

第四章系统硬件制作与调试

§4.1系统印刷电路板设计

§4.1.1板级设计的理论基础

§4.1.2高速PCB设计的一般原则

§4.1.3系统PCB设计

§4.2系统硬件制作

§4.2.1 DSP图像处理模块硬件制作

§4.2.2 StrongARM实时控制传输模块硬件制作

§4.2.3 FPGA协同接口模块硬件制作

§4.3系统硬件调测

§4.3.1系统硬件调测平台

§4.3.2 DSP模块硬件调测

§4.3.3 StrongARM模块硬件调测

§4.3.4 FPGA模块硬件调测

第五章系统软件设计与实现

§5.1嵌入式操作系统的开发与应用

§5.1.1嵌入式Linux系统研究

§5.1.2嵌入式Linux系统实时性的改进

§5.1.3设备驱动程序

§5.2 DSP/BIOS实时操作系统

§5.2.1 DSP/BIOS介绍

§5.2.2低级设备驱动(LlO)

§5.2.3 DSP/BI OS环境下的数据通信

§5.2.4 DSP/BIOS内核技术

§5.2.5 DSP/BIOS的开发与应用

§5.3实时图像处理系统软件的实现

§5.3.1 DSP图像处理的程序流程

§5.3.2 DSP程序的加载与启动

§5.3.3 DSP程序的优化

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表和录用的论文