基于DM642的CMOS图像采集系统设计

摘要

传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点，不能满足日益发展的机器视觉应用的需要，尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用TI公司的高性能DSP处理器和高分辨率CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了DSP技术与CMOS图像传感技术的优势及特点，把图像采集和图像预处理功能集中在一个模块实现，具有功能丰富、预处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统可以满足图象检测、图象压缩处理、远程监控、机器视觉、会议电视、道路交通管理等诸多视频/图象处理与传输领域应用的需求。 论文详细且较全面地介绍了该数字图像采集系统的设计与实现过程，主要包括两大部分：一是关于系统硬件结构及各模块的原理及实现；二是对系统的软件构架、应用层软件设计和部分图像处理/预处理算法进行了描述。

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引言

1绪论

1.1 CMOS图像传感器技术

1.2 CMOS与CCD技术比较

1.3课题背景与目标

1.4本文结构安排

2 TMS320DM642介绍

2.1 DM642的特点

2.2 DM642的体系结构

2.3 DM642的两级Cache机制

2.4 DM642的图像视频端口

2.5 DM642的以太网外设(EMAC)

2.6 DM642的EDMA

2.7外部存储器接口(EMIFA)

2.8其它外设接口

2.8.1 McASP

2.8.2主机接口(HPI)

2.8.3 PCI

2.8.4 McBSP

2.8.5通用输入输出接口(GPIO)

3图像采集系统的硬件系统实现

3.1硬件的总体设计

3.1.1硬件框图

3.1.2硬件系统总体介绍

3.2 CMOS图像传感器模块的设计

3.2.1 MT9D001简介

3.2.2图像传感器模块硬件设计

3.3 DM642图像采集处理模块的设计

3.3.1电源系统设计

3.3.2外部SDRAM存储器扩展

3.3.3图像输入接口

3.3.4以太网接口设计

3.3.5 USB2.0接口设计

3.3.6 CPLD与UART IP核

3.3.7 I2C控制接口

3.3.8 Flash与系统Boot设计

3.3.9系统时钟设计

3.3.10系统复位与电压监测电路

4图像采集系统的软件设计

4.1系统软件架构

4.2 DSP/BIOS实时操作系统

4.2.1 DSP/BIOS简介

4.2.2 DSP/BIOS内核模块

4.2.3 DSP/BIOS的多任务管理

4.3图像采集设备驱动程序

4.3.1驱动程序开发包(DDK)

4.3.2图像采集设备驱动程序实现

4.4图像采集与处理

4.4.1 Bayer CFA插值

4.4.2白平衡

4.4.3 Gamma校正

4.4.4色彩校正

4.4.5图像滤波

4.5 JPEG图像压缩算法

4.5.1 JPEG标准介绍[30]

4.5.2 JPEG压缩实现

4.5.3 JPEG实现代码

4.6网络服务任务

4.6.1 TCP/IP网络应用开发包(NDK)

4.6.2图像输出与控制的网络服务实现

4.7图像采集效果

结论

参考文献

附录A CMOS图像传感器(MT9D001)控制代码

附录B 图像输出网络服务任务代码

附录C 图像参数设置网络任务

附录D 图像采集处理关键代码

附录E JPEG压缩算法关键代码

附录F DSP启动代码(Bootloader)

附录G 本系统实物图

在学研究成果

致谢