下载文档原格式
汉口学院学士学位毕业论文论文题目：基于DSP的数据采集系统设计专业名称：电信学院通信工程专业汉口学院学士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名：吴弘立日期： 2013 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录1、引言 (5)2. 系统分析 (7)3、系统硬件设计结构 (8)3.1 A/D转换器 (8)3.2 数字信号处理器 (8)3.3 通信接口设计 (9)4、模拟量采集及A/D转换 (10)4.1 温度信号调理 (10)4.2 MAX1200 (11)4.3 MAX1200与TMS320F240的连接 (15)5、DSP核心模块 (16)5.1 TMS320F240芯片 (16)5.1.1 TMS320F240内核 (16)5.1.2 FLASH/ROM存储模块 (17)5.1.3 I/O空间模块 (17)5.1.4 外部存储器接口模块 (19)5.1.5 PLL时钟模块 (20)5.1.6事件管理器模块 (21)5.1.7 A/D转换模块 (22)5.1.8 串行通信接口（SCI）模块 (23)5.2 TMS320F240的基准电源 (24)6接口电路设计 (27)6.1 接口器件 (27)6.1.1 MAX485收发器 (27)6.1.2 UT850接口转换器 (28)6.2 接口电路连接 (30)7. 系统功能扩展及一般采集系统设计 (31)内容摘要：基于DSP的数据采集系统首先是对模拟信号进行采集，把模拟信号转换为数字信号，再通过DSP对数字信号进行处理的技术。
第１２卷第１期安徽水利水电职业技术学院学报Ｖｏｌ．１２Ｎｏ．１２０１２年３月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＮＨＵＩ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＯＦ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲＭａｒ．２０１２基于ＤＳＰ的视频图像采集系统设计孙 亮， 桂 林（河南工业职业技术学院，河南南阳 ４７３００９）摘 要：文章提出了一种基于ＤＳＰ的电视信号采集系统。
该系统采用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＤＳＰ、高速模数转换器ＴＣＬ５５１０和视频同步分离芯片ＬＭ１８８１，实现了视频图像的实时采集。
关键词：图像采集；ＤＳＰ；Ａ／Ｄ转换器ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６２２１．２０１２．０１．０００中图分类号：ＴＮ９１１．７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－６２２１（２０１２）０１－００４７－０２Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｖｉｄｅｏ ｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰＳＵＮ Ｌｉａｎｇ， ＧＵＩ Ｌｉｎ（Ｈｅｎａｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｖａｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｎａｎｙａｎｇ ４７３００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ．Ｔｈｅ ｓｙｓ－ｔｅｍ ｕｓｅｓ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＤＳＰ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ａ／Ｄ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＴＣＬ５５１０ａｎｄ ｖｉｄｅｏ ｓｙｎｃ ｓｅｐａｒａｔｏｒＬＭ１８８１ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｖｉｄｅｏ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ目前模拟信号的采集多采用计算机插卡式Ａ／Ｄ板或以单片机（如５１，９６系列）为处理器的Ａ／Ｄ系统；视频图像信号多采用计算机图像卡采集。
技术创新DSP 开发与应用您的论文得到两院院士关注基于DSP 的图像采集及JPEG-LS 压缩系统The System of Image Taking and JPEG-LS Compression Based on DSP(沈阳航空工业学院)张芝贤王玉周刘筠筠ZHANG Zhi-xian WANG Yu-zhou LIU Jun-jun摘要:本文介绍了基于TMS320VC5509A 芯片的图像采集并对图像进行JPEG-LS 压缩的硬件系统,并在PC 机上通过VB 对图像进行显示处理。
在该系统中,完成了JPEG-LS 压缩算法的DSP 移植,并通过运用DSP 的硬件资源DMA,提高了系统对图像数据进行无损压缩处理的速度,利用DSP 的USB 口和PC 机进行图像数据的传输,在PC 机上进行图像的解码及显示。
该系统的设计与实现,为基于DSP 的数字图像处理系统在需要进行图像采集及无损压缩的应用领域打下基础。
关键词:图像采集;DSP;JPEG-LS;DMA 中图分类号:TN911.73文献标识码:BAbstract:This paper introduces a design of image taking and JPEG -LS compression hardware system based on TMS320VC5509A chip,processing and displaying the images by VB in PC.In this system,it completes the DSP transplant of JPEG -LS compression algorithm and by using the hardware resources DMA of DSP to heighten the speed of system for lossless compression of image data processing,it conducts the image data transmission between the DSP's USB port and the PC,then image decoding and image dis -playing will be processed by PC.The design and realization of this system lay a foundation to DSP -based digital image processing system applications ’field in the need for lossless compression and image taking.Key words:Image taking;DSP;JPEG-LS;DMA文章编号:1008-0570(2009)10-2-0139-021引言随着嵌入式技术、图像编解码技术的发展,DSP 以体积小、成本低、处理速度快等优点在图像采集及图像压缩系统中得到广泛应用。
目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................................ I I第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 网络摄像机技术发展概况 (1)1.2.1 DSP技术的发展概况 (1)1.2.2 嵌入式Internet技术的发展概况 (3)1.2.3 数字图像编码技术的发展概况 (4)1.2.4 我国视频监控技术的发展概况 (5)1.2.5 网络摄像机产品概况 (7)1.3 本课题主要研究内容及工作 (7)1.4 本文结构 (8)第2章DSP原理及视频评估算法 (10)2.1 DSP芯片特点及应用 (10)2.1.1 DSP芯片的特点 (10)2.1.2 典型DSP芯片比较 (11)2.1.3 TMS320DM642 (12)2.2 实时传输视频的评估标准 (15)2.2.1 失真度（D） (15)2.2.2 峰值信噪比（PSNR） (16)2.2.3 块效应程度（B） (16)2.2.4 带宽利用率（U T） (16)2.3 本章小结 (17)第3章数据网络传输原理 (18)3.1 OSI参考模型结构 (18)3.2 TCP/IP协议 (19)3.2.1 TCP/IP协议的体系结构 (19)3.2.2 网络层协议分析 (21)3.2.3 传输层协议分析 (22)3.2.4 基于TCP/IP应用层的网络实时传输协议简介 (24)3.3 TCP/IP实时视频流网络传输的算法实现 (26)- I -3.3.1 实时视频传输中的问题和算法分析 (26)3.3.2 实时视频传输的实现 (27)3.4 本章小结 (28)第4章系统的硬件设计与实现 (29)4.1 硬件的总体设计 (29)4.1.1 网络摄像机的整体架构 (29)4.1.2 DSP最小系统设计 (31)4.2 硬件电路的设计 (33)4.2.1 时钟系统设计 (33)4.2.2 视频输入解码模块 (35)4.2.3 PCI总线驱动控制模块 (36)4.2.4 存储器电路 (37)4.2.5 IIC总线 (38)4.2.6 电源设计 (38)4.3 网络传输模块的实现 (39)4.3.1 网络功能基本模块 (39)4.3.2 DM642与以太网收发器接口设计 (41)4.4 实时传输视频的算法和解决方案 (42)4.4.1 宽带估计 (42)4.4.2 码率分配 (42)4.5 本章小结 (44)第5章系统的软件设计与实现 (45)5.1 软件系统整体设计 (45)5.1.1 软件流程框架 (45)5.1.2 CCS软件开发平台 (46)5.1.3 DSP/BIOS开发工具 (46)5.2 驱动程序开发 (47)5.2.1 系统初始化 (47)5.2.2 视频口驱动程序 (49)5.2.3 网络传输驱动程序 (49)5.3 带有网络通信功能应用程序的设计 (51)5.4 本章小结 (53)结论 (1)- II -参考文献..................................................................................... 错误！未定义书签。
一种基于DSP的视频图像压缩系统的设计一种基于DSP的视频图像压缩系统的设计类别：单片机/DSP 来源：国外电子元器件 & 作者：俞斌汤群芳等1引言 图像的数字化表示使得图像信号可以高质量传输，并便于图像的检索、分析、处理和存储。
但是数字图像的表示需要大量的数据，必须进行数据压缩。
即使采用多种方法对图像数据进行了压缩，其数据量仍然巨大，对传输介质、传输方法和存储介质的要求较高。
因此，作为数字图像处理的关键技术之一，对图像压缩编码技术的研究显得尤为有意义。
 在嵌入式微处理器中，DSP以其算法密集性著称，特别适合复杂算法处理的应用。
而在数字视频图像处理系统中需要用到对图像的实时分析、压缩、解压等大量的处理运算，利用DSP作为其嵌入式平台，可以发挥其性能优势，实时满足图像处理需要。
 2 静止图像的国际压缩编码标准JPEG  JPEG(Joint Photographic Experts Group)是国际标准化组织(ISO)在1991年提出，作为面向连续色调(包括灰色和彩色)静止图像的编码标准。
JPEG算法定义了4种运行模式： ①基于DCT顺序型模式。
按照从左到右、从上到下对图像进行扫描和编码，称为基本系统。
 ②基于DCT递增模式。
指对一幅图像按照从粗到细进行编码，适合于传输时间长、用户喜欢图像从粗糙到清晰的应用场合。
 ③无失真编码模式。
可保证重建图像与原始图像完全相同。
 ④分层编码。
以各种分辨率对图像进行编码，按照不同的应用要求，可以获得不同分辨率或不同质量的图像。
本系统采用基本系统模式。
图1和图2分别是JPEG的编码和解码方框图。
 3 硬件系统设计 本系统设计的便携式图像压缩板能直接挂在摄像头的视频输出端，在现场对全电视信号进行采集、变换和编码，再以USB方式将处理后的图像数据传给微型计算机。
第32卷第3期应 用 科 技Vol .32,№.32005年3月App lied Science and Technol ogy Mar .2005文章编号:1009-671X (2005)03-0017-03一种基于DSP 的JPEG2000视频压缩系统的实现张 鲁,冯 驰,汲清波(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘 要:JPEG2000是国际标准化组织I S O 和国际电信联盟I T U 2T 共同制定的新一代图像压缩标准.它是基于E B 2C OT 算法,使用D W T,采用两层编码策略,能够获得较好的压缩率.介绍了JPEG2000的基本特点,概述了其图像编码系统.详细描述基于DSP 的JPEG2000硬件压缩系统各个硬件的选择以及具体的实现过程.关 键 词:JPEG2000;图像压缩;DSP 中图分类号:TP91 文献标识码:A收稿日期:2004-03-31.作者简介:张 鲁(1981-),男,硕士研究生,主要研究方向:数字图像信号的压缩以及传输.A JPEG 2000i m age co mpressi on syste m based on DSPZHANG Lu,FENG Chi,J IQ ing 2bo(School of I nfor mati on and Communicati on Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China )Abstract:JPEG2000is the ne w i m age comp ressi on standard s pecified by I S O and I T U 2T,wherein DW T and t w o 2level coding strategies are e mp l oyed t o achieve good comp ressi on rati o on the basis of E BCOT alg orithm.The reali 2zati on of JPEG2000i m age coding syste m are given .This paper describes the p rinci p le of JPEG2000comp ressi on hard ware syste m which is based on DSP,and the selecti on of every hardware .Key words:JPEG2000;i m age comp ress;DSP 随着多媒体和网络技术的发展和应用,数字图像压缩技术的要求也越来越高,这不仅体现在对压缩性能的要求上,更重要的是,为了适应更广泛的应用,图像压缩必须具有更新的特性,而传统的基于DCT 的JPEG 图像压缩在很多方面已经显得力不从心,于是国际标准化组织I S O 和国际电信联盟I T U 2T 又共同制定了新一代数字图像压缩标准JPEG2000.虽然JPEG2000具有众多的优点,但是实际上却未获得广泛的应用,其主要原因就是现在适用于JPEG2000的硬件压缩芯片还比较少,只有像AD I 等几家公司在研究开发,这极大地制约了JPEG2000技术的商业应用,针对这种情况,设计了基于DSP 的JPEG2000的压缩模块.1 JPEG2000压缩算法的原理JPEG2000的核心部分———图像编码系统,它是基于David Taub man 提出的E BCOT (e mbeded bl ock coding with op ti m ized truncati on )算法,使用DW T,采用两层编码策略,对压缩位流分层组织,不仅获得了较好的压缩率,而且压缩码流具有较大的灵活性.在编码时,首先源图像进行DC 位移、DW T 和量化,将量化的小波系数划分成小的数据单元———码块,对每个码块进行独立的嵌入式编码,编码后的位流按照速率失真最优原则分层组织,形成不同质量的2层,对每一层按照一定的码流格式打包,输出压缩码流(如图1所示).图1 JPEG2000的编码图 JPEG2000还有5种层次的编码形式.彩色静态画面采用JPEG,二值图像采用JB I G,低压缩率采用JPEG LS,多种方式同时存在,而JPEG2000将上述方式统一起来,成为对应各种图像的通用编码方式.2 DSP实现JPEG2000压缩系统分析2.1 JPEG2000算法结构假设输入到JPEG2000编码器的原始数据是符合CC I R656标准的YUV数据,因此在算法流程中不需要进行分量变换.首先分别对DC位移后的Y、U、V3分量进行离散小波变换,将变换后的小波系数划分成小的数据单元———码块,对每个码块进行独立的嵌入式编码———位平面算术编码.经算术编码后得到码块编码位流,将其按照一定的率失真要求截成不同长度的位流段,并将截断点和失真值以压缩的形式同码块位流保存在一起,形成码块的嵌入式压缩位流.然后,将得到的所有码块的嵌入式位流,按照率失真最优原则分层组织,形成不同质量的层.对每一层,按照一定的码流格式打包,输出得到压缩码流.2.2 系统硬件的选择2.2.1 DSP的选择用于实现JPEG2000编码器的DSP应该具备3个方面的特点:价格合理,这是具备商业应用前景的基本条件;处理速度较快,能够满足一般的图像压缩需要;开发方便,有众多的支持厂商.能够同时满足这3个方面需要的非TI公司的C5000系列DSP莫属,具有128k W高速片内RAM、160M I PS指令执行速度、8MB程序空间的T MS320VC5416是最好的选择.2.2.2 COMS图像传感器的选择在本系统前端原始图像的采集选用了OV7620,这是一款高度集成的640×480像素、完全可编程的COMS单片数字相机芯片.在输出格式上,它支持YCr Cb4∶2∶2、GRB4∶2∶2和RG B原始图像数据,可按CC I R601、CC I R656和Z V接口(z oom video port)方式输出8位或者16位的视频数据.2.2.3 CF卡的使用CF(compact flash)全称标准闪存卡,它具有存取速度快,体积小,重量轻和通用性强的特点,使得CF卡的应用控件比较广,最常见的是用在数码相机、MP3、手机等轻便设备中,作为主要存储介质.在本系统中采用了CF卡作为图像数据的大容量存储器.使用了CF卡的I D E工作方式,是压缩系统和标准PC都能访问CF卡.2.2.4 CP LD芯片的选择在CP LD芯片的选择上,选择了ALTERA公司的MAX7000系列产品EP M7128,它具有高阻抗、电可擦等特点,可用门单元为2500个,管脚间最大延迟为5ns,工作电压为+5V.在本系统中,EP M7128主要负责整个系统的逻辑控制.2.3 系统硬件框图在本系统执行过程中,所有模块DSP的协调工作.译码电路、数据切换、地址发生器等,集成在CP LD中,JPEG2000压缩框图如图2所示.图2 JPEG2000压缩框图2.4 JPEG2000编码程序在对DSP的编程中,针对本系统软件开发工作量大的特点,采用汇编语言和高级语言结合使用,核心算法都是用汇编实现的.TI公司提供的C语言编译器支持标准化的ANSI C,并做了许多优化以提高编译代码的效率,使之接近汇编语言的效率.采用C 语言和汇编语言的混合编程必须遵从他们之间的接口规范.首先要遵循命名规范,其次要符合寄存器使用规则,还有就是C编译器定义了严格的函数调用规则.软件程序必须放在永久性程序存储器中,充当存储器的是一片型号为AT29LV020的flash.JPEG2000的DSP实现重点在算法上,由于在程序开发中大量运用高级语言,这样减少了程序开发的周期.程序主要完成这样几个步骤:首先,系统初始化上电自举,启动flash中的源程序,初始化硬件设备.初始化完成后,传输一幅完整的源图像,判断图像是否传输完毕,接着从CF卡中读出源图像,对源图像进行JPEG2000压缩,然后再把压缩的图像放入帧存,通过帧存传输出去,接着进行下一幅图像的压缩.因为程序繁琐,这里不一一列出,具体过程见图3.・81・应 用 科 技 第32卷图3 压缩流程图2.5 性能分析试验结果表明,在不同的压缩率下,本系统保持着良好的信噪比,特别是在无损压缩的情况下压缩率可以达到4∶1.而在高压缩率下,更加突出了JPEG2000的优点,比如50∶1的情况时,其峰值信噪比可以达到32dB,整个图片比较圆滑、平滑、轮廓清晰.而本模块的压缩速度可以达到每秒10帧以上,基本上可以满足场外监控系统的需要.图4是2幅照片的对比,第1幅是原始图像没有进行任何压缩,第2幅是经过本设计系统压缩的图像(压缩比为10∶1).图4 图像对比3 结束语JPEG2000是新一代数字图像压缩标准,将成为业界数据压缩的主流技术之一.介绍了一种基于DSP的JPEG2000的硬件压缩方法,在方法的选择上,采用了JPEG2000的核心系统,经过验证基本上完成了设计要求.由于本系统体积小,主要适用于一些野外图像采集、现场监控等需要连续传输高清晰图像的场合使用.参考文献:[1]KE NNNET H R,著.数字图像处理[M].朱志刚,林学阎,译.北京:电子工业出版社,2002.[2]张雄伟.DSP芯片的原理与开发应用[M].北京:电子工业出版社,1997.[3]RABBAN IM,JOSH I R.An overvie w of the JPEG2000stilli m age comp ressi on standard[J].Singnal Pr ocessing:I m ageCommunicati on,2002,17(1):3-48.[责任编辑:李雪莲]・91・第3期 张 鲁,等:一种基于DSP的JPEG2000视频压缩系统的实现。
基于DSP的JPEG视频压缩系统的实现
1 引言
随着网络和多媒体技术的发展，视觉通信的重要性和需求急剧增加，如桌面视频会议、移动终端、基于因特网的视频通信等。
这些视觉信息内涵丰富，但数据量大，必须压缩数据。
但采用多种方法压缩图像数据，其数据量仍然巨大，这就对计算机处理速度、传输介质、传输方法和存储介质提出较高要求。
因此，数据压缩作为数据图像处理的关键技术之一，对研究图像压缩编码技术具有重要价值。
嵌入式微处理器中，DSP具有灵活、高速、便于嵌入式应用等优点，特别适合复杂算法处理的应用。
数字视频图像压缩系统利用DSP作为其嵌入式平台，充分发挥其性能优势，较好地提高编码效率，满足图像实时处理需要。
因此，这里介绍一种基于TMS320VC5509A型DSP的视频压缩系统。
2 静止图像的压缩编码标准JPEG
JPEG(Joint Photographic Experts Group)是由国际标准化组织(ISO)提出面向静止图像编码的标准，其处理方法依次使用离散余弦变换、量化、Z行扫描、游程编码和不变字长编码。
JPEG算法定义了以下4种运行模式：
(1)基于DCT顺序型模式按照从左到右、从上到下的顺序对图像进行扫描
和编码，称为基本系统。
(2)基于DCT递增模式按照从粗到细的顺序对一幅图像进行编码，适用于传输时间长、用户喜欢图像从粗糙到清晰的场合。
(3)无失真编码模式保证重建图像与原始图像完全相同。
(4)分层编码采用各种分辨率对图像进行编码。
该系统采用基本系统模式。
图1是JPEG的编码框图。
课程论文DSP原理与应用题目：基于DSP的图像识别系统设计学院：信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2011 年 12 月 27 日摘要本文对模式识别方面展开研究和开发。
利用32位微处理器TMS320C5402 DSP作为硬件开发平台，进行图像采集，实现图像处理，以便提取出目标信息，构成视觉闭环控制系统。
数字信号处理器(DSP)运行速度快，能够完成复杂的控制算法，建立高精度控制系统。
本课题是以一个单片TMS320C5402为核心处理器，主要针对高速数据采集和高速密集数据处理，基于DSP在视觉系统的应用研究。
本文主要解决了以下几个问题：(1)基于VC++建立一个通过PCI接口实现DSP与PC之间的通信，进行PC与DSP的高速大数据量数据交换；(2)进行视频信号的数据采集及转化，获取图像。
并在PC机上以位图的形式显示出来；(3)模式识别。
在PC机上用VC++建立一个通用图像处理系统．实现通用图像处理算法。
改善算法，通过对物体标识，然后对物体进行特征抽取及分类，能够自动识别出目标物体，并获取其空间坐标、方向、姿态……针对摄取的图像较大，像素较多，因此要处理的数据量非常大的特点，此算法通过遍历三邻域就能够取得很好的效果。
关键词：数字信号处理器(DSP)，模式识别，图像采集，数字图像处理AbstractIn this paper, the pattern recognition aspects of research and development. Use of 32 bit microprocessor TMS320C5402 DSP as hardware development platform, image collection, realize image processing, in order to extract the target information, constitute a visual closed-loop control system.The high processing speed of DSP allows sophisticated control techniques to be used to build a high-precision control system．The paper researches mainly how to sample data speedily and process these dense data with using 32-bit digital signal processor(DSP) TMS320C5402 at the basic of embedded machine vision system．It performs primarily the following works：(1)Perform the communication between DSP and the host computer with the PCI preface，and can transfer quantity data；(2)Sample and convert the digital information into image plane，and display it on bit map of the host computer；(3)Build a general image processing system on host computer, which call utilize the arithmetic of image processing．Through marking these objects on the image，obtaining and classing the traits of the objects．the algorithms of the processing can identify the object automatically and obtain the coordinate，orientation，movement of the object, etc．Because the processed data of the image is so excessive，general algorithms can not apply in it or spend a lot of time in it．The algorithms which research the three adjacent area can get the satisfied purpose comparatively．keywords：digital signal processor(DSP),pattern recognition, image sampling，digital image processing1DSP处理器TMS320C54简介DSP芯片具有计算，存储，和通信的功能。
1引言1.1 课题的研究背景数据采集系统是一种应用极为广泛的模拟量测量设备，其基本任务是把信号送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同的需要进行相应的计算和处理。
它将模拟量采集、转换成数字量后，再经过计算机处理得出所需的数据。
同时，还可以用计算机将得到的数据进行储存、显示和打印，以实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被用作生产过程中的反馈控制量。
在许多检测和控制系统中，数据采集和处理模块都是很重要的组成部分；随着数字信号处理理论和计算机技术的不断发展，在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电等一些领域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集与处理模块。
数据采集和处理模块完成对大量原始的现场数据和信息的采集与预处理，并通过建立与上位机的实时通信，向系统提供数据。
对于数据采集模块，通常要求其能对多通道进行并行处理，具备较高的实时性并有一定的数据处理能力。
随着现代检测与控制系统复杂性的提高，对数据采集模块也提出了新的要求。
在很多控制系统中，要求数据采集模块能够对多个信号通道进行实时，高速的数据采集与高精度的数据预处理。
传统的数据采集处理模块多以单片机为中央处理器，结合外围的信号调理电路，A/D转换电路，以及控制电路来完成数据采集过程。
8位的5l单片机对数据的运算与处理能力有限，难以适应高精度数据采集与处理的要求。
因此，对于高精度，高速度的数据采集与处理系统，需要使用更高端的处理器。
使用高端的处理器的数据采集系统组织较为复杂，开发周期长，而且由于其指令的通用性，数字信号处理算法如数字滤波，FFT等实现困难，对处理器的利用效率不高。
单片机从本质上说属于事务密集型的处理器，使用传统的单片机难以满足该数据采集系统对于数据运算方面的要求。
数字信号处理器(DSP)的出现和广泛使用，很好地满足了数据采集系统对于核心处理器的要求。
无论从实时处理外部事件(中断，I/O)的能力，还是对于数据运算的速度和精度来看，数字信号处理器都有非常大的优势。
1 绪论1.1课题背景视频采集技术相关的产品正经历着由模拟化向数字化、网络化的变革。
并在科学研究、工农业生产、资源的遥感探测、交通运输、空间探测、医疗卫生等各个领域内应用愈发广泛。
数字视频采集压缩传输系统不仅符合信息产业的未来发展趋势，而且代表了行业的未来发展方向，蕴藏着巨大的商机和经济效益，成为目前信息产业中颇受关注的数字化产品。
随着技术的高速发展，数字信号处理器（DSP）的应用范围越来越广阔，其普及率也越来越高，应用领域达到航空航天器材，比如飞机，小到日常所使用的电子产品，比如手机、数码相机等。
DSP在当今电子类产品中起了不可或缺的作用。
TMS320DM642是TI公司于2003年左右推出的一款32位定点DSP芯片，主要面向数字媒体，属于C6000系列DSP芯片。
DM642保留了C64x原有的内核结构，工作频率由内部倍频器设置，可以达到500MHz、600MHz或720MHz，相应的时钟周期为2ns、1.67ns和1.39ns，每秒可执行指令数4000 MIPS、4800 MIPS和5760MIPS。
DM642采用TI公司第2代增强型超长指令集，它的EMIFA 接口数据总线宽度为64位，最高数据存取频率133MHz，可直接与大容量、低成本的SDRAM芯片无缝连接。
DM642片上带有3个双通道数字视频口，可同时处理多路数字视频流，片上带有多通道串行音频接口，可同时处理4路立体声输入/输出音频信号。
DM642拥有I²C设备的寄存器，DM642的网口、PCI口和HPI口共享引脚。
当前在国内外市场上，对视频数据的采集压缩主要有三种方式：基于PC机的视频采集压缩系统、基于专用视频压缩芯片的视频处理系统和基于高速通用视频处理DSP的视频压缩系统。
在现今以高速化为要求的视频采集技术中，前两种技术难以满足实时处理的要求。
基于高速通用视频处理DSP的视频压缩系统成为新一代网络视频监控系统的主流。
实现这个系统的关键问题是如何解决图像信号的压缩编码和压缩后图像数据的传输。
目前视频处理DSP芯片的性能非常强大,并且价格是可以接受的，采用DSP来进行图像的压缩编码是可行的。
与此同时，随着网络技术的普及与推广，以太网通信速率的提高和交换技术的发展使它得到了迅速发展和普及。
目前，以太网技术己无可争议地成为主要网络技术。
1.2 课题研究的目的及意义本论文以TI公司高性能的32位定点TMS320DM642为中央处理器实现了嵌入式的视频采集系统，利用DSP将摄像头获取的图像进行压缩，处理，传输到终端。
整个除了具有图像采集，图像压缩功能之外，还加入了本地大容量存储模块以及网络接口模块，具备了较完整的视频处理所需要的功能。
与其他多处理器实现方式不同的是，TMS320DM642片内集成了视频和网络外设接口，系统的软件处理工作可以全部都由DM642完成，从而减少了嵌入式视频系统的成本和开发难度。
在系统中采用了最新的视频编码标准BT.656压缩算法，并使用8019实现UDP协议。
本文比较系统地描述了系统的组成、结构和功能，对系统的各个组成模块进行了分析和设计，使用protel 99se设计电路原理图和PCB图，主要包括视频采集，视频处理，视频输出，音频输入/输出、网络传输串口等模块，并针对DM642高速CPU，分析了系统设计中应注意的问题。
我国基于嵌入式技术的网络视频采集压缩传输系统刚刚起步，所以研究并开发一种基于嵌入式系统的网络视频采集压缩传输系统具有很大的工程实际意义。
基于DPS的视频采集系统，由于可以灵活地修改其图像处理算法，它的应用主要面向用户的特定需求和对实时性有较高要求的场合。
因此，有理由相信在嵌入式系统的基础上构建视频图像采集，处理及压缩传输系统具有广阔的市场前景。
1.3 国内外研究现状现在采集系统中，应用了基于DSP的图像处理技术，特别是在图像的模式识别问题上充分发挥了DSP的硬件结构和具有特色的编程指令。
图像模式识别的典型算法是卷积运算，即乘累加，正好发挥DSP软、硬件的特长。
传统的处理方法是基于计算机的硬件和软件的，计算机完成一次乘累加运算需要11个机器周期，而DSP 完成同样的运算只需1个机器周期。
本系统采用DSP 芯片实现图像的模式识别，提高了处理速度，解决了图像处理过程中由于图像识别速度慢而影响整个图像的处理流程的实际问题，收到了良好的效果。
图像处理技术的发展与计算机以及硬件技术的发展是紧密联系的。
最早发表有关计算机处理图像信息的文章的时间要追溯到20世纪50年代，随着计算机以及硬件技术的高速发展，性能大幅度提高，而价格却大幅度下降，无疑推动了图像处理技术的发展，图像处理系统的发展大致上可以划分为四个阶段。
（1）图像数据采集与处理系统发展的第一阶段第一阶段的时间大体上是20世纪60年代到80年代中期，这个时期的图像处理系统采用机箱式结构，主流计算机采用小型机，并采用双屏操作方式，所以系统的体积比较大，功能也比较强，当然价格也比较贵。
当时的代表是美国I2S公司推出的MODEL-70、MODEL-50图像计算机，英国JOYCELOBEL公司推出的MAGISCAN图像分析系统以及美国VICOM系统公司推出的VICOM-VEM图像处理工作站。
（2）图像处理系统发展的第二阶段第二阶段是的时间大体上是20世纪80年代中期到90年代初期，这个阶段的主要特点是小型化，外形不再是机箱式而是插卡式，绝大部分都是采用PC系列微机构成图像处理系统，计算机总线采用ISA总线，并采用双屏操作方式。
图像卡的体积较小，一般图像卡都是采用大规模集成电路甚至是制作专用集成电路，从而使价格降低了。
这个时期的代表作是美国Imaging Technology公司推出的PCCISION图像卡、PCVISIONPlus图像卡，美国DT公司推出的DT2851图像卡，加拿大MATROX公司的一系列图像卡。
（3）图像处理系统发展的第三阶段第三阶段的时间大体上是从20世纪90年代初开始，这一阶段图像处理系统突出特点是单屏方式，以微机PCI总线（Peripheral Component Interconnect bus）为支持的单屏方式和以图像压缩传输为特点的图像通信方式成为主流方式，但仍然主要是依靠微机来进行图像处理，在Windows平台上编制图像处理软件包，这个时期的代表有美国Intel公司推出的MMX（多媒体指令系统）等。
（4）基于DSP的图像处理系统随着微型计算机的发展和普及，现代的图像处理方式越来越向高速、小型、简洁的方向发展，图像处理逐渐由专用、笨重的图像处理机过渡到通用、小型的微型机方式，但是由于图像的数据量很大，算法复杂程度高，人们经常使用软件来处理，软件往往局限于计算机的配置，使得图像处理速度比较慢、实时性差、价格高，不适宜在小规模、小环境内使用。
与此同时数字信号处理各种算法日趋完善，特别是运算能力的很强的数字信号处理器(DSP)的问世，使现代图像处理系统进入了和计算机紧密结合的全数字体制的阶段。
以DSP为核心的硬件系统同样可以用来进行图像处理，为这个问题的解决带来了新的途径。
DSP的运算速度和运算精度不断地提高，片内的存储容量不断地加大，系统功能、数据处理能力以及与外部设备的通信功能不断地增强，完全可以脱离PC 机开发出基于DSP的图像系统。
这种设计方案的优点是设计简单、灵活，成本比较低，便于实际中使用。
1.4 本课题研究的内容提出了一种通用的基于DSP的视频采集系统的设计与实现方法，介绍了系统的软件和硬件构成，重点研究了系统软件部分所涉及到的视频采集处理，编解码，图像实时显示与控制等关键视频技术。
完成的主要工作如下: （1）以TMS320DM642构建成视频采集的硬件系统。
将TVP5150作为视频采集芯片。
（2）掌握8019网络传输技术，实现UDP协议；（3）灵活运用C6000系列DSP外围电路的设计与开发，使用Protel 99se设计电路原理图和PCB图；（4）了解视频信号的实时压缩与解压方法，掌握其中一种解压缩的编程，实现一个windows平台下的图像编码。
.（5）代码移植，对代码进行修改，使之符合DSP编程需要，把代码移植到DSP上，使之能在硬件平台上实现。
根据DSP处理芯片的特性对代码进行优化，提高代码性能。
2 DSP系统开发平台的分析2.1 数字信号处理器DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
现代社会对数据通信需求正向多样化、个人化方向发展。
而无线数据通信作为向社会公众迅速、准确、安全、灵活、高效地提供数据交流的有力手段，其市场需求也日益迫切。
正是在这种情况下，3G、4G通信才会不断地被推出，但是无论是3G还是4G，未来通信都将离不开DSP技术（数字信号处理器)，DSP作为一种功能强大的特种微处理器,主要应用在数据、语音、视像信号的高速数学运算和实时处理方面，可以说DSP将在未来通信领域中起着举足轻重的作用。
内置数字信号处理器(DSP，DigitalSignalProcessor)是车载主机内以逻辑电路对音视频数字信号进行再加工处理的专用元件，是一个统称名词，包括数字效果器、EQ、3D环绕等等。
数字信号处理器（DSP，即DigitalSignalProcessor）是进行数字信号处理的专用芯片，是伴随着微电子学、数字信号处理技术、计算机技术的发展而产生的新器件。
数字信号处理器并非只局限于音视频层面，它广泛的应用于通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等许多领域。
以往是采用通用的微处理器来完成大量数字信号处理运算，速度较慢，难以满足实际需要；而同时使用位片式微处理器和快速并联乘法器，曾经是实现数字信号处理的有效途径，但此方法器件较多，逻辑设计和程序设计复杂，耗电较大，价格昂贵。
数字信号处理器DSP的出现，很好的解决了上述问题。
DSP 可以快速的实现对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
对于车载主机而言，数字信号处理器DSP目前主要是提供特定的音场或效果，例如剧场、爵士乐等等，有些还能接收高清晰度(HD)无线电和卫星无线电等等，以达到最大的视听享受。
数字信号处理器DSP增强了车载主机的性能和可用性，提高了音视频质量、提供了更多的灵活性和更快的设计周期。
