隨著數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展和完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、生物醫(yī)療、電信等領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用中能夠運(yùn)行復(fù)雜靈活的圖像處理算法和大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸處理能力成為圖像處理平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，而系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、體積、功耗等因素也至關(guān)重要。傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理平臺(tái)大多采用通用PC機(jī)、高速圖像采集卡和基于VC++的軟件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但很難滿足當(dāng)前對(duì)系統(tǒng)體積、功耗和實(shí)時(shí)性要求。因此這里提出的基于DSP和FPGA的通用圖像處理平臺(tái)，充分發(fā)揮FPGA靈活性強(qiáng)和DSP運(yùn)算速度快、尋址方式靈活的優(yōu)點(diǎn)，更好地提高圖像處理系統(tǒng)的集成度，降低系統(tǒng)功耗，并滿足實(shí)時(shí)性要求。
1高速圖像處理平臺(tái)的工作原理
為實(shí)現(xiàn)高速圖像的實(shí)時(shí)處理，該系統(tǒng)采用DSP和FPGA線性流水線陣列結(jié)構(gòu)，將FPGA可在通用接口設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單信號(hào)處理等方面的優(yōu)點(diǎn)與DSP的快速數(shù)字信號(hào)處理能力相結(jié)合，充分發(fā)揮這兩者的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)主要由DSP和FPGA的子系統(tǒng)構(gòu)成，為保證大量圖像數(shù)據(jù)流快速穩(wěn)定通訊，DSP與FPGA間通過(guò)外擴(kuò)的SDRAM實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)交換。DSP子系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的圖像處理算法，并提供圖像存儲(chǔ)功能。而FPGA子系統(tǒng)完成CCD傳感器圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理以及微控制器通用接口功能。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。CCD傳感器輸入的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA預(yù)處理后，將數(shù)據(jù)傳送至DSP，DSP對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像處理，并將處理后的圖像通過(guò)EMIF接口發(fā)送并保存至外擴(kuò)SDRAM。同樣，F(xiàn)PGA也能夠讀取外擴(kuò)SDRAM的圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)VGA接口實(shí)時(shí)顯示。對(duì)于少量數(shù)據(jù)流，如系統(tǒng)參數(shù)或圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹬剐畔⒌?，則通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)。DSP子系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)展有SD卡接口和USB主機(jī)接口，主要用于圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸?shù)?。FPGA子系統(tǒng)外擴(kuò)的主要接口包括：I2C、SPI、UART、PS/2和VGA等接口，用于系統(tǒng)升級(jí)和調(diào)試，提高系統(tǒng)通用性。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)分為DSP子系統(tǒng)和FPGA子系統(tǒng)。這兩者間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)雙端口RAM方式實(shí)現(xiàn)。
