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数字图像处理领域

DSP系统设计

实时图像拼接

OOtlab边缘检测算子

数字图像处理领域

1、???? 随着计算机、多媒体和数据通信技术的高速发展，数字图像技术近年来得到了极大的重视和长足的发展，并在科学研究、工业生产、医疗卫生、教育、娱乐、管理和通信等方面取得了广泛的应用。同时，人们对计算机OO应用的要求也越来越高，从而使得高速、便捷、智能化的高性能数字图像处理设备成为未来OO设备的发展方向，实时图像处理技术在目标OO、机器人导航、辅助驾驶、智能交通监控中都得到越来越多的应用。由于图像处理的数据量大，数据处理相关性高，实时的应用环境决定严格的帧、场时间OO，因此实时图像处理系统必须具有强大的运算能力。各种高性能DSP不仅可以满足在运算性能方面的需要，而且由于DSP的可编程性，还可以在硬件一级获得系统设计的极大灵活性。为了获得足够的计算能力，我们以两片 TMS320C6201作为系统的运算中心构筑了实时图像处理系统；为了获取最大的灵活性，在系统体系机构上采用了一种可重构的FPGA计算系统模型。1 功能强大的TMS320C6xTMS320C6000是美国TI(Texas Instruments)公司于1997年推出的新一代高性能DSP芯片。这种芯片是定点、浮点兼容的DSP。其定点系列是 TMS32C62XX，浮点系列是TMS320C67XX。最早推出的C6201芯片的运算速度已经达到1600MIPS，在业界首次突破1000MIPS，在数字信号处理器数里能力上创造了新的里程碑，并因此获得了美国EDNOO“1997年度创新大奖”2000年3月，TI发布了新的C64XX内核，主频1．1GHz，处理速度接近9000MIPS，总体性能比C62XX提高了10～15倍。其中C6416在2002年3月获得EDNOO“2001年度创新大奖”。C6000内部结构的主要特点包括：①定点／浮点系列兼容DSP，目前CPU主频100MHz～600MHz。②具有先进VLIW结构内核。(1)8个OO的功能单元：6个ALU(32／40bit)，2个乘法器(16×16)，浮点系列支持IEEE标准单精度和双精度浮点运算。(2)可以每周期执行8条32bit指令，最大峰值速度4800MIPS。(3)专用存取结构，32／64个32bit通用寄存器。(4)指令打包技术，减少代码容量。③具有类似RISC的指令集。(1)32bit寻址范围，支持bit寻址。(2)支持40bitALU运算。(3)支持bit操作。(4)100％条件指令。④片内集成大容量SRAM，最大可达8Mbit。⑤16／32／64bit高性能外部存储器接口(EMIF)提供了与SDRAM、SBRAM和SRAM登同步／异步存储器的直接接口。⑥内置高效率协处理器(C64X)。(1)Viterbi编OO协处理器(VCP)，支持500路7．95kb／s AMR。(2)Turbo码编OO协处理器(TCP)，支持6路2Mb／s 3GPP。⑦片内提供多种集成外设(不同芯片的资源不同)(1)多通道DMA／EDMAOOO(2)多通道缓冲串口(McBSP)(3)多通道音频串口(McASP)(4)可以访问DSP整个存储空间的主机口(HPI)(5)32bit扩展总线(xBUS)(6)32bit／33MHz PCI主／从模式接口(7)32bit通用计数器(Timer)(8)UTOPIA接口(9)通用输入/输出(GPIO)(10)总线主／从模式接口(11)支持多种复位加载模式(Boot)，提供3种节电控制模式(Power Down)⑧支持IEEE一1149．1(JTAG)边界扫描接口。⑨内核采用1．0／1．2／1．5／1．8V供电，周边采用3．3V供电。⑩0．12tzm0．18tμm CMOS工艺，5／6层金属处理。BGA球栅阵列封装。??? TMS320C6x系列的DSP芯片结构不同于一般的DSP，属于类RISC结构，从而使它的c编译器具有很高的效率，因此称之为面向C语言结构的 DSP芯片。这使得其在绝大多数应用中，可以采用 C语言编写TMS320C6x程序，从而充分利用大量用c描述的算法程序，并获得远胜于传统DSP程序的可维护性、可移植性、可继承性，缩短开发周期。

DSP系统设计

1、DSP技术发展及在各领域中的应用数字信号处理（DSP）是门涉及许多学科而又广泛用于许多领域的新兴学科。本文概述了数字信号处理技术的发展过程，概述了DSP结构和特点，分析了DSP 处理器在多个领域应用状况，介绍了DSP的最新发展及发展面临的难题，对数字信号处理技术的发展前景进行了展望。

2、自从数字信号处理器（Digital Signal Processor）问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理、OO、语言处理，通用西信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。随着技术成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合等到成功应用。

3、DSP的发展大致分为三个阶段：在数字信号处理技术发展的初期（二十世纪50—60年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。直到70年代，有人才提出了DSP 的理论和算法基础。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片应当是1987年AMI公司发布的S281I。1979 年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920 是DSP芯片的一个重要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980 年，日本NEC公司推出的mPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。

4、随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志了实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司不久相继推出了第二代和第三代DSP芯片。90年代DSP发展最快。TI公司相继推出OOO、第五代DSP芯片等。

实时图像拼接

1、在没有红外探测器或其它图像采集设备的条件下，可以先开发基于ＰＣＩ总线的图像处理平台，由计算机模拟图像的生成并完成图像的高速传输，以缩短系统开发周期，使系统灵活、实用、便于进行功能扩展。采用美国ＴＩ公司的新一代高性能浮点数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１（以下简称Ｃ６７０１）研制了实时图像识别与OO处理平台，利用不变矩进行图像识别，采用质心OO方案，获得了很好的实验效果。充分发挥了Ｃ６７０１强大的数字信号处理能力，并为后续的研究提供了很好的软硬件平台基础。

2、Ｃ６７０１芯片内有８个并行处理单元，分为相同的两组。采用甚长指令字ＶＬＩＷ结构，使Ｃ６７０１成为高性能的数字信号处理芯片。其单指令字长为３２ｂ，８个指令组成一个指令包，总字长为２５６ｂ。芯片内部设置了专门的指令分配模块，可以将每个２５６ｂ指令包同时分配到８个处理单元，８个单元可同时运行。芯片的最高时钟频率达到１６７ＭＨｚ，此时浮点运算处理能力可达到１ＧＦＬＯＰＳ。外部存储器接口ＥＭＩＦ支持８／１６／３２ｂ数据宽度的各种类型的同步、异步存储器,便于系统扩展。Ｃ６７０１片内有６４ＫＢ的数据ＲＡＭ和６４ＫＢ的程序ＲＡＭ；片外存储空间分为４个区（ＣＥ０、ＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ３）；有４个相互OO的可编程ＤＭＡ通道，还有第五个ＤＭＡ通道可与ＨＰＩ接口。(范文先生网www.fwsir.com收集整理)２ ＰＣＩ９０５４的主要特点及应用

3、ＰＣＩ０９０５４是美国ＰＬＸ公司生产的一种３２ｂ ３３ＭＨｚ的ＰＣＩ总线主控Ｉ／Ｏ加速器。采用先进的ＰＬＸ流水线结构；符合ＰＣＩ本地总线规范２．２版，突发传输速率达到１３２ＭＢ／ｓ；本地总线复用／非复用的３２ｂ地址／数据线，有 Ｍ、Ｊ、Ｃ三种工作模式，但Ｃ模式的数据和地址总线是非复用的；支持８ｂ、１６ｂ、３２ｂOO设备和存储设备，本地总线操作速率高达５０ＭＨｚ；内部有６种可编程的ＦＩＦＯ，可实现零等待的突发传输及本地总线时钟和ＰＣＩ总线时钟的异步操作，支持主模式、从模式和ＤＭＡ传输模式。ＰＣＩ９０５４是一种性价比高的ＰＣＩ桥接芯片。

4、图１给出了ＰＣＩ总线接口连接图，使用２Ｋ的ＳＴ９３ＣＳ５６串行ＥＥＰＲＯＭ作为ＰＣＩ９０５４的配置芯片，图中双口ＲＡＭ可设计成３２ｂ、１６ｂ或８ｂ。ＰＬＸ９０５４工作在Ｃ模式下。本地总线晶振为３０ＭＨｚ，经过测试ＰＬＸ９０５４工作在从模式单字节读写的情况下，本地总线速度已达１２ＭＢ／ｓ。根据实际图像传输需要（图像大小为２５６×２５６，深度为８ｂ的灰度图像）帧频为２５帧／ｓ，已经满足需要。为了再提高传输速度，ＰＬＸ９０５４可以开发成突发或ＤＭＡ传输方式。使用ＣＰＬＤ(Ｘｉｌｉｎｘ的ＸＣ９５１０８)完成ＰＣＩ９０５４到双口ＲＡＭ的译码电路，本地地址空间可寻址大小为１ＭＢ，１ＭＢ的本地地址空间映射为地址００００００００Ｈ～０００ｆｆｆｆｆＨ,ＰＣＩ总线的.地址空间（计算机自动分配）为ｅｆ１０００００Ｈ～ｅｆ１ｆｆｆｆｆＨ，同时要求ＰＣＩ基址空间２（对应寄存器ＰＣＩＢＡＲ２）映射到本地地址空间０(对应寄存器ＬＡＳ０ＢＡ()即ＬＡＳ０ＲＲ寄存器设为ｆｆｆ０００００Ｈ,ＬＡＳ０ＢＡ寄存器设为０００００００１Ｈ。其中，ＬＡＳ０ＢＡ的最低位置成“１”，表示ＰＣＩ直接从模式访问本地地址空间０，使能译码；写“０”则禁止使能。ＰＣＩＢＡＲ２的值为ｅｆ１０００００Ｈ。图2 图像处理系统硬件框图??? 利用ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ６．０１驱动程序开发工具生成ＰＣＩ图像传输卡的ＷＤＭ驱动程序代码，用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０编写应用程序，完成图像处理版与ＰＣ机之间的高速率的图像序列传输。

OOtlab边缘检测算子

1、研制一种快速处理算法,可下载到CT、MRI设备中,对所得到的图像进行快速边缘特征提取.由于医学图像数据运算的数据量大,而且要求实时处理等特点,采用具有高速运算能力的TMS320DM6446芯片,将Sobel算子算法进行DSP编程并下载到芯片中实现,并根据Sobel算法原理,对算法进行优化处理,减少平方开方运算,代之以大小比较运算,减少了运算的数据量,减少了处理时间.实验图像结果表明,该算法处理l幅医学图像所用的时间约为0.43 s,得到的图像边缘清晰准确.