基于pci總線的dsp圖像采集系統(tǒng)

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1、基于PCI總線的DSP圖像采集系統(tǒng)摘要：以交通十字路口實(shí)時(shí)DSP圖像采集系統(tǒng)為例，說(shuō)明了基于PCI總線的DSP圖像采集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并詳細(xì)闡明了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和基于VxWorks操作平臺(tái)的軟件實(shí)現(xiàn)，最后介紹了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果。???本文從實(shí)時(shí)性和大容量?jī)煞矫娼榻B了在通用計(jì)算機(jī)上加入DSP加速卡實(shí)現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)。利用DSP芯片的高速處理特性完成大部分的圖像處理工作，上位機(jī)只完成輔助操作和存儲(chǔ)系統(tǒng)。這種方法發(fā)揮了DSP的高速性能又具有相當(dāng)大的靈活性，而且開(kāi)發(fā)工具比較完善。???實(shí)時(shí)性要求足夠的傳輸速度，PCI總線速度最高可達(dá)528MB/s

2、(66MHz、64位)。這是其他總線無(wú)法比擬的速度，如ISA總線速度只有5MB/s。另外，系統(tǒng)中DSP的可擴(kuò)展存儲(chǔ)空間高達(dá)lGB。這完全可以滿足一般圖像處理系統(tǒng)的需要。1、基于PCI總線的DSP圖像采集系統(tǒng)???本系統(tǒng)主要用于路口違章車輛抓拍，包括闖紅燈抓拍、超速行駛抓拍等。通過(guò)攝像頭對(duì)車流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)有車輛在紅燈期間越過(guò)停止線或在限速地段超速行駛，系統(tǒng)拍下車輛的行為并把數(shù)據(jù)傳送到DSP進(jìn)行處理，然后經(jīng)PCI總線把處理后的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。當(dāng)然這套系統(tǒng)也可用于其他的監(jiān)控系統(tǒng)，如樓宇監(jiān)控等，其硬件系統(tǒng)基本一致，只是軟件功能有所區(qū)別。?

3、??本系統(tǒng)采用TI公司C600系列BSP中的TMS320C6211作為系統(tǒng)的CPU。圖像數(shù)據(jù)通過(guò)攝像機(jī)采集并輸出模擬圖像信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；再經(jīng)FIFO輸入DSP進(jìn)行圖像的增強(qiáng)、分割、特征提取和數(shù)據(jù)壓縮等；然后輸出信號(hào)經(jīng)PCI解碼芯片轉(zhuǎn)換為符合PCI總線規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)PCI總線接口傳到上位機(jī)。系統(tǒng)的控制邏輯由EPLD(ErasableProgrammableLogicDevice)控制器實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。?圖1基于PCI總線的DSP圖像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(1)視頻解碼芯片??系統(tǒng)中采集的圖像信號(hào)采用P

4、hilips公司的SAA7111A完成A／D轉(zhuǎn)換。??SAA7111A允許四路模擬視頻輸入，具有兩個(gè)模擬處理通道，支持四路CVBS模擬信號(hào)或二路Y／C模擬信號(hào)或二路CVBS信號(hào)和一路Y／C信號(hào)。SAA7111A對(duì)攝像頭輸入的標(biāo)準(zhǔn)PAL格式的模擬圖像信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，然后輸出符合ccIR60l格式的4：2：2的l6位YUV數(shù)據(jù)到FIF0。其中亮度信號(hào)Y為8位、色度信號(hào)Cr和Cb合為8位數(shù)據(jù)。FIFO采用IDT公司的IDT72V2l5LB芯片，F(xiàn)IF0的深度為512×18bit，支持STANDARD(標(biāo)準(zhǔn))和FWFT(FirstWor

5、dFalThrough，首字直接通過(guò))兩種工作模式。按照CCIR60l格式，YUV圖像分辨率為720x576象素，當(dāng)按行輸出時(shí)，SAA7llA輸出數(shù)據(jù)流大小為：720×16=1440bit。因?yàn)镈SP通過(guò)32位的SBSRAM接口與FIFO通信，故YUV數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO時(shí)需要在FIFO之間實(shí)現(xiàn)乒乓切換。這時(shí)一行720×16bit的數(shù)據(jù)在兩片F(xiàn)IFO中存儲(chǔ)變?yōu)?60×32bit。兩片F(xiàn)IFO可以滿足上述要求。FIFO的初始化及時(shí)序由EPLD實(shí)現(xiàn)。(2)DSP圖像處理模塊??TMS320C6211是TI公司發(fā)布的面向視頻處理領(lǐng)域的新款高速

6、數(shù)字處理芯片，適用于移動(dòng)通信基站、圖像監(jiān)控、雷達(dá)系統(tǒng)等對(duì)速度要求高和高度智能化的應(yīng)用領(lǐng)域。存儲(chǔ)空間分兩部分：運(yùn)行過(guò)程的臨時(shí)數(shù)據(jù)存在Winbond公司的兩片128Mbit的W981216BH中；系統(tǒng)程序則固化在FLASH存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器選用AMD公司生產(chǎn)的8Mbit的AM29LV800B。Flash存儲(chǔ)器具有在線重寫(xiě)入功能。這對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)程序的修改和升級(jí)都帶來(lái)了很大的方便。DSP處理模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中的HPI(HostPortInterface)為主機(jī)口；EMIF(ExternalMemooryInterface)為外部存儲(chǔ)器

7、接口，兼容同步／異步傳輸方式。TMS320C6211DSP的高速性能主要體現(xiàn)在以下方面：1.TMS320C6211的存儲(chǔ)空間最大可擴(kuò)展到lGB，完全可以滿足各種圖像處理系統(tǒng)所需的內(nèi)存空間，而且其最高時(shí)鐘可達(dá)200MHz，峰值性能可達(dá)1600MIPS(百萬(wàn)條指令／秒)、2400MOPS(百萬(wàn)次操作／秒)。2.并行處理結(jié)構(gòu)。TMS320C62ll芯片內(nèi)有8個(gè)并行處理單元，分為相同的兩組，并行結(jié)構(gòu)大大提高芯片的性能。3.芯片體系采用VelociTI結(jié)構(gòu)。VelociTI是一種高性能的甚長(zhǎng)指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)，單指令字字長(zhǎng)為32bit，8

8、個(gè)指令組成一個(gè)指令包，總字長(zhǎng)為256hit。即每秒鐘可以執(zhí)行8條指令。VelociTI結(jié)構(gòu)大大提高了DSP芯片的性能。4.采用流水線操作實(shí)現(xiàn)高速度、高效率。TMS320C6211只有在流水線充分發(fā)揮作用的情況下，才能達(dá)到最高的峰值性能