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国防科学技术人学研究生院学位论文ａ．原始图像ｂ．平滑滤波结果Ｃ．多项式拟合法背景估计。
结果ｄ．目标检测结果０．人尺度中值滤波法背景估计结果ｆ．目标检测结果ｈ．目标榆测结果ｇ．两点背最估计结果阁２—２基于三种背景估计方法的恒星检测结果对比固防科’学技术人’学研究！ｌ－院学位论文强３—６信号楚理扳实耪图§４。
１ＤＳＰ软件开发基础４．１．ｉ集成群笈环境ＣＣＳｆｌ９１１瑚闯ＣＣＳ是ＴＩ公司推出的一个集成性ＤＳＰ软件开发工媳，在一个开放式的插件缩构下，ＣＣＳ集成了以下软件工具：１）Ｃ６０００代码产生工其，包括Ｃ编译器、汇编优化器、汇编器和链接器；２）软件模拟器（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）；３）实时基嬲较彳牛ＤＳＰ／ＢＩＯＳ：４）主机与麓标枫之闽的实对数箍交换软件ＲＴＤＸ；５）实时分析（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅａｎａｌｙｓｉｓ）和数据可视化（ｄａｔａ—ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ）较髂。
在ＣＣＳ下开发者可以对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试和项目管理等所有工作，它简化了ＤＳＰ系统的设置和应用设计的繁琐步骤。
ＣＣＳ不仅仅是代码产生工具零ｌ诞试工具的越单嶷藏，它糖珙的实蛙分专蠢霹数撂《援像凌§ｌ把傣绞钓ＤＳＰ诞试鼓本囱前褥高了一大步，大大降低了ＤＳＰ系统的开发难度，使得开发者可以把精力集中在应用开发Ｊ二。
图４．２所示的是ＣＣＳ煞成开发环境的界面。
图４－２ＣＣ８开发界面４．１．２程序开发流程ＩｌｌｌｌｌＳｌｌｌ６１１ｔＴＩ在编写和调试Ｃ６０００代码时，为了使Ｃ６０００代码获褥最好的性能，应按照图４—３所示静流程进行。
辫４．３Ｃ６０００技鹚开发滋程溺软件编程流程分为３个阶段：第一阶段产生Ｃ代码，第二阶段优化Ｃ代码，第三阶段编写线性汇编。
每一个阶段嬲任务如下；第一阶段，焱饪何通用酌Ｃ平台上ｒ开发Ｃ代码，调试通过嚣不做任何修改就可移植到Ｃ６７０１开发平台上，由Ｃ编译器完成所有的优化。
基于DSP的信号处理技术应用在现代电子技术领域中，信号处理技术是一项非常重要的技术，它可以对照片、声音、视频等各种信号进行分析和处理，从而使信号在传输和处理过程中得到优化和提升。
而在信号处理技术中，基于DSP的信号处理技术已经成为一项非常重要的技术，它不仅可以为电子产品带来更好的音视频体验、图片质量，而且在医疗、工业控制等领域也得到广泛应用。
什么是DSP？DSP，即数字信号处理器，是一种专门用于数字信号处理的微处理器，其主要特点是高速运算、低功耗、广泛可编程等。
在数字信号处理领域中，DSP通常被用于数字信号的滤波、谐波分析、频率分析、图像处理等方面。
这些应用涉及到许多领域，如音视频处理、医疗、军事、通信、机器人、智能家居等领域。
基于DSP的信号处理技术应用音频处理基于DSP的音频处理技术被广泛应用于数码音频播放器、音频合成器等领域。
通过数字信号处理器对音频信号进行过滤、降噪、压缩等操作，可以获得更高质量的音频效果，提升用户的听觉享受。
基于DSP的音频信号处理技术除了应用于个人音频播放器之外，也被广泛应用于家庭影院系统中。
通过数字信号处理器，可以对音频信号进行动态范围压缩、声音均衡器调节、声场控制等操作，使得影片声音更加真实、震撼。
图像处理基于DSP的图像处理技术应用于数字相机、手机、监控摄像机等领域。
通过数字信号处理器对图像信号进行滤波、增强对比度、去除噪声等操作，可以获得更高质量的图像效果，提升用户的视觉享受。
在数字相机中，数字信号处理器可以对从图像传感器获取的原始图像进行色彩校正、白平衡调整、降噪等处理，从而获得更好的成品照片。
在手机摄像头中，数字信号处理器可以对拍摄的照片进行实时滤镜处理，增强照片的文艺感和时尚感。
医疗基于DSP的信号处理技术在医疗领域也得到了广泛应用。
在医疗领域，数字信号处理器可以用于心电图、脑电图、超声波成像和磁共振成像等检查中，对原始信号进行去噪、滤波、分析等处理，以获得更准确的诊断结果。
中文题目：基于DSP和FPGA的图像处理系统设计外文题目：IMAGE PROCESSING SYSTEM DESIGN BASED ON DSP AND FPGA摘要本文研究了以TI高性能DSP为核心处理器的视频实时图像处理系统的设计原理与组成，并基于DSP + FPGA架构实现了视频图像处理系统。
本图像处理系统主要由图像采集电路、图像处理电路、显示电路以及系统软件组成。
首先经过CCD图像传感器采集复合视频信号，经过视频A/D处理器(SAA7115)转换成8 bit的数字信号，通过DMA方式存放在双口RAM中，该处理器同时还输出像素时钟信号(PCLK)，场同步(CS)、行同步(HS)、奇偶场(OE)、复合消隐信号(BLANK)。
数字信号处理器DSP(TMS320VC5501)是本处理器的核心部分，其功能是完成整个系统的图像预处理以及数据流存储时序控制等功能。
经过DSP处理后输出8 bit的数字视频信号以及像素时钟信号(PCLK)、场同步(CS)、行同步(HS)，一起送FPGA产生视频信号的时序逻辑，然后送视频D/A处理器(SAA7105H )，最后通过VGA视频接口输出。
静态双口RAM用于存储图像数据的，图像数据的读写控制时序通过DSP来实现。
视频D/A 处理器(SAA7105H)将FPGA输出的数字视频信号、像素时钟、行场同步信号合成为彩色全电视信号然后通过VGA输出。
该视频图像处理系统可以实现实时的数据视频信号的采集、处理及显示，可以应用于视频处理的相关领域。
关键字：DSP；FPGA；图像处理；电路设计；系统软件AbstractThis paper studies the system design principle and composition the of TI high performance DSP core processor for real-time video image processing , and it can achieve video image processing system based on the architecture of DSP and FPGA. The image processing system is composed of image acquisition circuit, image processing circuit, display circuit and system software.After the first CCD image sensor collect the composite video signal, the video A/D processor (SAA7115) is converted into a digital signal of 8 bit, which is stored in dual-port RAM through DMA, the processor also outputs pixel clock signal (PCLK), field synchronization(CS), synchronous (HS), parity field (OE), composite blanking signal (BLANK).DSP digital signal processor (TMS320VC5501) is the core part of this processor, its function is to complete the whole system of image preprocessing and the sequence of data storage control . After DSP treatment, the output of the 8 bit digital video signal and a pixel clock signal (PCLK). The field synchronization (CS), synchronous (HS), which is send to FPGA for producing video signals, then transmitted to the video processor D/A (SAA7105), the final output through a VGA video. Static double port RAM is used to store the image data, the timing control of image data read and writed is realized by DSP. Video D/A processor (SAA7105) compose output digital video signal, a pixel clock and field synchronization signal of FPGA into color TV signal and then output by VGA.The video image processing system can achieve real-time data of the video signal acquisition, processing and display, which can be applied for video processing related fields.Keywords:DSP;FPGA;image processing ;circuit design ;system software目录0 前言 (1)1 绪论 (2)1.1 课题的提出及研究的背景 (2)1.2 研究的目的和意义 (2)1.3 课题研究的主要内容及重点 (3)2 系统总体设计方案 (5)2.1 系统硬件原理框图设计 (5)2.2 系统主要工作模块划分及工作流程 (5)2.2.1 模块划分 (5)2.2.2 系统工作流程 (6)3 图像采集电路设计 (8)3.1 数字图像基础知识 (8)3.1.1 彩色图像空间模型的空间变换 (8)3.2 数字图像传感器V220 (9)3.3 视频解码器SAA7115及I2C控制电路 (10)3.3.1 I2C控制电路 (11)3.3.2 采集解码电路 (11)4 DSP和FPGA为核心的电路设计 (13)4.1 可编程逻辑器件FPGA及DSP处理器概述 (13)4.2 DSP外围电路设计 (14)4.2.1 DSP外部数据存储器和外部程序存储器设计 (15)4.2.2 DSP时钟电路设计 (17)4.2.3 UART接口设计 (18)4.3 以FPGA为核心的电路设计 (20)4.3.1 XC3S100E-4TQ144C管脚功能特性 (21)4.3.2 FPGA外围电路设计 (21)5 系统软件设计 (26)5.1 软件实现的总体方案 (26)5.2 DSP外部数据和程序存储器的读写时序 (28)5.3 DSP内部时钟电路配置 (31)5.4 UART初始化程序设计 (33)5.5 DSP中的I2C模块配置 (34)5.6 FPGA(XC3S100E-4TQ144C)配置模式 (36)6结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录A译文 (41)附录B外文文献 (47)附录C电源电路 (54)附录D复位电路 (56)XX大学毕业设计（论文）0 前言视频图像处理[1]作为一种重要的现代技术，己经在通信、航天航空、遥感、遥测、生物医学、军事、信息安全等领域得到广泛的应用，视频图像处理实现技术对相关领域的发展具有深远意义。
基于4×DSP的并行图像处理系统
周生兵;倪国强;刘琼
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2006(33)8
【摘要】在简要分析了当代几种典型的并行处理系统结构后,提出使用4颗TI公司高端数字信号处理器-TMS320C6416构建一种新型的并行图像处理系统.该系统通过一个同步四口SRAM和PCI总线构成互连结构,兼有紧耦合并行系统和松耦合并行系统的优点.然后,在所设计的并行硬件平台上,通过理论计算和实际的图像处理算法给出了包括点对点通信开销、加速比等在内的并行系统性能指标.最后,针对系统的性能瓶颈,进一步给出了提高系统性能的一些建议.
【总页数】5页(P98-102)
【作者】周生兵;倪国强;刘琼
【作者单位】北京理工大学,信息科学技术学院,北京,100081;北京理工大学,信息科学技术学院,北京,100081;北京理工大学,信息科学技术学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.73
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基于DSP的图像处理系统的应用研究摘要本文介绍了一种基于FPGA+DSP结构的具有通用性、可扩充性的高速数字图像处理系统硬件平台。
重点介绍了以高速数字信号处理器TMS320DM642和可编程逻辑器件XC2S300E为核心的图象处理系统的硬件实现方案以及通过DSP对FPGA芯片的动态配置来实现软件控制的设计思路。
关键词：可编程逻辑器件；数宇信号处理器；数字图象处理；动态配置AbstractThis paper presents the hardware platform of a high speed digital image processing system．The hardware design is based on the TMS320DM642 of Texas Instruments Corporation and XC2S300E of Xilinx corporation．The FPGA dynamic configuration is also introduced．Key words：DSP；FPGA；digital image processor；dynamic configuration 1、引言随着科学技术的快速发展，人们对信息的需求越来越大，对信息的处理速度也越来越快。
实时数字图象处理系统要求必须具有处理大数据量的能力，以保证系统的实时陛，其次对系统的体积、功耗、稳定性等也有较严格的要求，而数字图象处理处理理论与技术的飞速发展直接导致A/D、D/A、FPGA及DSP等电子集成产品的高速发展与更新，从而使许多复杂、高速的信号处理运算的实现成为可能。
目前，数字图象处理技术已在通信、信息，电子、自动控制、航天及军事等领域中得到广泛应用。
软件技术突破了以功能单一、可扩充性差的硬件为核心的设计局限性，强调以开放性，扩充性和软件编程硬件为通用平台，利用系统可升级、可重复配置来实现多功能的设计。
动态配置技术为同一硬件平台上实现不同的功能需求、不同的工作模式提供了可能。
本文介绍一种高速数字图象信号处理平台的实现方案，通过FPGA和DSP芯片来构造一个具有通用性、可扩充性、灵活的多功能高速数字信号处理平台。
该平台通过动态配置可以进行多模式工作，能够应用在无线接收、卫星接收、图象处理和信号分析等多个领域。
2、信号处理系统的类型和本设计处理机构架根据数字图象信号处理系统在构成、处理能力以及计算问题到硬件结构映射方法的不同，将现代图象信号处理系统分为三大类：指令集结构(ISA)系统，硬连线结构系统、可重构系统(基本特征是系统中有一个或多个可重构器件。
实时图象信号处理系统中，低层的信号预处理算法处理的数据量大，对处理速度的要求高，但运算结构相对比较简单，适于用FPGA进行硬件实现，这样能同时兼顾速度及灵活性。
高层处理算法的特点是所处理的数据量较低层算法少，但算法的控制结构复杂，适于用运算速度高，寻址方式灵活、邋信枧翎强大的DSP 芯片来实现。
深用DSP+FPGA结构最大的特点是结构比较灵活，有较强的通用性，适于模块化设计，从而能够提高算法效率；同时其开发周期较短，系统易于维护和扩展，适合予实时信号处理。
3、硬件设计框图先本文要介绍的高速数字信号处理平台硬件框图，主要包括五个大的功能块：编解码电路、超大规模FPGA芯片，高速DSP芯片、程序与数据存储器，FPGA 完成的接口模块。
其中超大规模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系统的核心，用来完成高速数字信号处理算法及控制逻辑。
总体硬件框图如图。
DM642内部结构的主要优势是：所有指令的执行时间都是单周期，指令采用流水线，内部的数据、地址、指令及DMA总线分开，有较多的寄存器。
这些特征使它有较高的处理速度。
FPGA具有硬件的高速性，而DM642具有软件的灵活性，能够满足处理复杂算法的要求，同时，DM642的6个通信口和6个DMA通道使其能够在不被中断的情况下比较从容地应付与外界大量的数据交换。
由超大规模FPGA芯片和高速的DSP芯片组成系统的核心，是为了发挥两者的优势。
FPGA芯片与DSP芯片相比，由于其结构上的优势，FPGA芯片更适合完成并行处理、重复性强、速度要求高的数字信号处理运算；而DSP芯片更适合完成串行顺序处理。
采用这种可重稳结构能满足系统的灵活性，实时性要求。
3．1芯片性能特性3.1.1高速DSP芯片在选用DSP芯片时，主要应考虑性能能否满足快速判读算法的要求，具体说就是要求选择那些指令周期短、数据吞吐率高、通信能力、指令集功能完备的处理器，同时也要兼顾功能和开发支持环境等因素。
本设计采用TI公司的TMS320DM642芯片，主要特性如下：1)主频为1.1GHz，处理速度可达9000MIPS，采用超长指令结构(VLIW)，单指令字长32位。
外部时钟40MHZ，内部时钟20MHZ，所有指令均单周期完成，处理器内部采用高度并行机制，同进行多达11项各类操作。
2)两套相同的外部数据、地址总线，支持局部存储器和全局共享存储器。
3)6个高速并行通信口，采用异步传输方式，最大速率可达20Mb/s。
通过令牌传递可灵活蜜现数据双离传输，这种缩构很适合DM642之间的互连。
4)6个DMA通道，每个通道的最大速率可达20Mb/s。
DMA内部总线与CPU地址、数据，指令总线完全分开，避开了总线使用上的瓶颈。
3.1.2 超犬规模FPGA芯片本图像处理系统处理平台均采雳Xilinx公司的XC2S300E系列FPGA。
由它完成DSP芯片前端高速、复杂的数字图像信号与预处理以及控制。
XC2S300E高达600，000系统门，具有基于软件用户端目的寄存器、16bits／LUT功能RAM、高达330个用户I／O口。
3.1.3 接口FPGA及FLASH模块接口FPGA芯片采用EP20K100E，由它完成高速数字信号处理平台与计算机或其它生控设备的连接。
该芯片的核电压为l.8V，采用的I／O电压秀3.3V，采用的供电芯片也为TI公司的TPS54310芯片。
程序与数据存储器FLASH采用Intel公司的E28F320，其存储容量为32Mbit。
由DSP的供电芯片TPS70348力其一起供电，TPS70348芯片的复位信号／RESET为FLASH和DSP的共同复位信号3.1.4 编解码电路视频输入采用PHILIP的高性价比视频解码器SAA7115来实现，透过I2C进行寄存器配置，输出数字视频信号遵循ITU656标准。
SAATl 15解码后的数字视频信号通过DM642是视频端口1传送给DSP，由DSP进行必要的视频处理。
另一方面，DM642把接收的视频数据处理后，通过视频端口2，经过FPGA，由sAA7105编码显示输出，可提供复合视频输出、VGA视频输出以及HDTV高清视频信号的输出。
SAA7105的控削也通过12C实现。
3.2 OSD(ON SCREEM DISPLAY)实现SAA7105无法实现OSD功能，而由XC2s300E来实现。
主控芯片DM642只需要通知FPGA要显示的内容和位置，具体的工作由FPGA执行。
OSD的逻辑框图如图2所示。
OSD FPGA通过EMIFA从DSP DM642接收OSD数据和控制指令，通过DSP的视频端口接收视频数据，并将OSD的信息叠加到视频数据上，输出给视频编码器SAA7105。
OSD的各功能模块描述如下：1)地址译码模块的数据端口与DSP_SM642的A低32位数据接口，接收DM642发出的数据与控制信息，这些数据和控制信息是DM642发出的原始32位数据。
2)地址译码模块将接收到的OSD数据，如OSD的内容等，以32位数据格式放入到FPGA的内部FIFO中。
而控制信息主要是通过一组控制寄存器对OSD实现控制。
3) OSD解码模块根据控制逻辑的控制信息，从FIFO中取出要显示的数据，以与视频数据同步的方式输出到OSD CLUT模块。
从FIFO中获得的数据是原始的DSP 32位数据，而OSD CLUT模块需要的数据是8/16位的，所以OSD解包模块需要以一定的规则将32位数据解包，以视频端口的频率将32位数据以8/16的宽度传输给OSD CLUT模块。
4)FIFO模块的另外一个功能是向DMA事件发生器模块传递FIFO的状态信息，如FIFO满或FIFO空。
DMA事件发生器监控这些事件，如果发生，则以中断的模式发送给DM642，以实现对FIFO的正确读写操作。
5)OSD CLUT模块为从OSD解包模块接收的每个象素的数据查找Y CbCr的对应值，并控制这些OSDCLUT数据的输出顺序。
这种转换关系是由DSP通过24位的数据端口传送过来的。
OSD CLUT模块的数据直接输出给OSD多路控制器模块。
OSD多路控制模块根据从OSD CLUT模块接收到的Alpha控制位确定输出视频数据，以此来实现OSD功能。
OSD多路控制器输出的数据并没有直接送给视频解码器，而是通过数据转换模块，根据具体的应用条件，进行必要的数据格式转换。
由&执．7l晒的接口时序可知，当SAA7105配置为复合视频输出时，其要求的数据为单时钟沿数据，此时数据转换模块不作任何工作，将从OSD多路控制模块接收的数据原封不动地传输给刚姨7105 l如果SAA7105配置为vGA或HDTV输出模式时，需要双时钟沿数据，此时数据转换模块将从OSD控制器接收到的单时钟沿数据转换成双时钟沿数据，输出给视频解码器SAA7105。
3．3电源系统电源电路是整个设计系统稳定的保证，总的输入为单一的5V。
TMS320DM642芯片的核电压为1．5V，采用的I/O电压为3．3V，需要双电压供电。
Xilinx公司的XC2S300系列芯片核电压为1．8V，采用的I/O电压为3．3V。
电压芯片全部采用的TI的电压管理监控芯片，上电稳定后，发RESET信号给DSP，进行复位。
供电芯片为TI公司的TPS54310芯片，该芯片5V输入，1．5V和3．3V 双电压输出。
采用TPS76701芯片可得到FPGA所需电压1．8V。
模拟的3．3V的电压采用的从数字的3．3V经过磁珠，电容滤波后产生。
4、软件设计由DSP+FPGA芯片及总线的结构组成高速图象处理平台，可以充分发挥软件的重要作用。
该平台可以通过DSP的控制，发挥FPGA芯片的动态配置技术，实现了硬件资源动态分配。
在同一个硬件平台上，通过动态地调用不同的软件程序，来实现多功能，多模式工作。
由于采用了动态配置技术，该平台还具有一定的开放性和可扩展性，可以很好地满足设计的完善、功能的扩充及程序的更改。
本文设计的平台通过动态配置可以进行多模式工作，能够应用在无线接收、卫星接收，图像处理和信号分析等多个领域。
