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基于PCI总线的嵌入式实时DSP图像采集系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:以交通十字路口实时DSP图像采集系统为例,说明了基于PCI总线的DSP图像采集系统的优点,并详细阐明了系统的硬件结构和基于VxWorks操作平台的软件实现,最后介绍了系统实现的效果。

    关键词:PCI总线 DSP VxWorks操作系统 图像采集系统

本文从实时性和大容量两方面介绍了在通用计算机上加入DSP加速卡实现的图像采集系统。利用DSP芯片的高速处理特性完成大部分的图像处理工作,上位机只完成辅助操作和存储系统。这种方法发挥了DSP的高速性能又具有相当大的灵活性,而且开发工具比较完善。

实时性要求足够的传输速度,PCI总线速度最高可达528MB/s(66MHz、64位)。这是其他总线无法比拟的速度,如ISA总线速度只有5MB/s。另外,系统中DSP的可扩展存储空间高达1GB。这完全可以满足一般图像处理系统的需要。

1 基于PCI总线的DSP图像采集系统

本系统主要用于路口违章车辆抓拍,包括闯红灯抓拍、超速行驶抓拍等。通过摄像头对车流进行监测,当有车辆在红灯期间越过停止线或在限速地段超速行驶,系统拍下车辆的行为并把数据传送到DSP进行处理,然后经PCI总线把处理后的数据上传到上位机。当然这套系统也可用于其他的监控系统,如楼宇监控等,其硬件系统基本一致,只是软件功能有所区别。
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    本系统采用TI公司C6000系列DSP中的TMS320C6211作为系统的CPU。图像数据通过摄像机采集并输出模拟图像信号。这些信号经视频解码芯片转换为数字信号;再经FIFO输入DSP进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等;然后输出信号经PCI解码芯片转换为符合PCI总线规范的标准信号,通过PCI总线接口传到上位机。系统的控制逻辑由EPLD(Erasable Programmable Logic Device)控制器实现。系统结构图如图1。

(1)视频解码芯片

系统中采集的图像信号采用Philips公司的SAA7111A完成A/D转换。SAA7111A允许四路模拟视频输入,具有两个模拟处理通道,支持四路CVBS模拟信号或二路Y/C模拟信号或二路CVBS信号和一路Y/C信号。SAA7111A对摄像头输入的标准PAL格式的模拟图像信号进行A/D转换,然后输出符合CCIR601格式的4:2:2的16位YUV数据到FIFO。其中亮度信号Y为8位、色度信号Cr和Cb合为8位数据。FIFO采用IDT公司的IDT72V215LB芯片,FIFO的深度为512×18bit,支持STANDARD(标准)和FWFT(First Word Fall-Through,首字直接通过)两种工作模式。按照CCIR601格式,YUV图像分辨率为720×576象素,当按行输出时,SAA7111A输出数据流大小为:720×16=1440bit。因为DSP通过32位的SBSRAM接口与FIFO通信,故YUV数据写入FIFO时需要在FIFO之间实现乒乓切换。这时一行720×16bit的数据在两片FIFO中存储变为360×32bit。两片FIFO可以满足上述要求。FIFO的初始化及时序由EPLD实现。基于PCI总线的嵌入式实时DSP图像采集系统

(2)DSP图像处理模块

TMS320C6211是TI公司发布的面向视频处理领域的新款高速数字处理芯片,适用于移动通信基站、图像监控、雷达系统等对速度要求高和高度智能化的应用领域。存储空间分两部分:运行过程的临时数据存在Winbond公司的两片128Mbit的W981216BH中;系统程序则固化在FLASH存储器中,该存储器选用AMD公司生产的8Mbit的AM29LV800B。Flash存储器具有在线重写入功能。这对系统启动程序的修改和升级都带来了很大的方便。DSP处理模块结构如图2所示。图2中的HPI(Host Port Interface)为主机口;EMIF(External Memory Interface)为外部存储器接口,兼容同步/异步传输方式。

TMS320C6211 DSP的高速性能主要体现在以下方面:①TMS320C6211的存储空间最大可扩展到1GB,完全可以满足各种图像处理系统所需的内存空间,而且其最高时钟可达200MHz,峰值性能可达1600MIPS(百万条指令/秒)、2400MOPS(百万次操作/秒)。②并行处理结构。TMS320C6211芯片内有8个并行处理单元,分为相同的两组,并行结构大大提高芯片的性能。③芯片体系采用VelociTI结构。VelociTI是一种高性能的

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