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基于BF561平台的LCD视频显示技术

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文章编号：１００２—８６９２（２００８）１１－００３１—０３　ｈ…ｆ～一ｏｒ…ｍ—ａ……ｌｉ…，…．…ｔ…ｅ…ｒｍ…ｈｍ～ｌ＆　二　

基于ＢＦ５６１平台的ＬＣＤ视频显示技术术・实用技术‘　

沈林林，朱秀昌　（南京邮电大学江苏省图像处理与图像通信重点实验室，江苏南京２１０００３）　

【摘要】基于ＢＦ５６１平台实现了视频采集的单帧送显以及连续帧的实时送显。由于ＬＣＤ的数据显示格式和摄像机采集数据格式　不同，提出了一种基于查表法的数据格式转换的快速算法，并在ＤＳＰ平台上对此进行了优化，大幅度降低了用于显示的ＤＳＰ指令　周期数。　【关键词】视频采集；图像显示；格式转换　【中图分类号】ＴＮ８７３；ＴＮ９１１　【文献标识码】Ａ　

ＬＣＤ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＢＦ５６１　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　

ＳＩｔＥＮ　Ｌｉｎ—ｌｉｎ，ＺＨＵ　Ｘｉｕ－ｃｈａｎｇ　（Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｋｅｙ　Ｌｏｂ　ｏｎ　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆Ｉｍａｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＢＦ５６１　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅ　ｓｅｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｆｌａｍｅ　ｏｒ　ｍｕｌｔｉ－ｆｌａｍｅｓ　ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｄａｔｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｄｉｓｐｌａｙｅｄ　ｏｎ　ＬＣＤ　ａｎｄ　ｃａｐｕｒｅｄ　ｂｙ　ｖｉｄｅｏ　ｃａｍｅｒａ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｆａｓｔ　ｆｏｒｍａｔ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａｓ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ，ａｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｓ　ｏｎ　ａ　ｌｏｏｋ—ｕｐ　ｔａｂｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｗａｙ，ｔｈｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ＤＳＰ　ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｙｃｌｅｓ　ｆｏｒ　ｏｎｅ　ｆｌａｍｅ　ｃａｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】ｖｉｄｅｏ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅ　ｄｉｓｐｌａｙ；ｆｏｒｍａｔ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　

１　引言　

ＡＤＳＰ～ＢＦ５６１开发平台提供了视频采集、处理、播放　等功能，并拥有两个独立的内核，主频达６００　ＭＨｚ，笔者　

基于此平台实现了视频采集的单帧送显及连续帧的实　时送显。平台采集和显示部分涉及到模数转换器　

ＡＤＶ７１８１芯片，ＳＤＲＡＭ存储器，以及通过ＢＦ５６１的ＰＰＩ　

口与开发板直接相连的ＬＣＤ显示模块。　

因ＬＣＤ显示模块只接收数字ＲＧＢ信号ｌ１　，而摄像　头采集进来的模拟视频信号经由ＡＤＶ７１８１后，转换为　

ＹＵＶ数字信号，所以实时送显的过程中，除了要解决视　频输入输出之问的同步问题，还要解决ＹＵＶ到ＲＧＢ的　

数据格式转换算法问题。笔者就此采用一种以尽量少的　

丢帧确保输入输出同步的机制，并就ＹＵＶ—ＲＧＢ算法提　

出了一种基于查表法的快速转换方法，在ＤＳＰ平台上进　行了优化。　

２　单帧图像的采集送显　

ＢＦ５６ｌ的两个内核都各自拥有独立的３２　Ｋｂｙｔｅ　Ｌ１　

指令寄存器，６４　Ｋｂｙｔｅ　Ｌ１数据寄存器，并共享１２８　Ｋｂｙｔｅ　

Ｌ２寄存器。实验中将视频的采集和输出的模块，都放置　

到核Ｂ中来实现，以此节约内核开销，方便后期在空闲　

江苏省自然科学基金项目（ＢＫ２００４１５１）　内核中添加对视频的处理算法。　２．１图像采集　摄像头采集来的ＰＡＬ制模拟信号，在Ｉ２Ｃ总线控制　

下，通过ＡＤＶ７１８１Ｂ转换为设定的ＩＴＵ—Ｒ　６５６格式和　

ＰＡＬ制对应的ＹＵＶ数据信号。如图１所示，视频数据是　

隔行扫描的，每帧分上下两场，共占ｌ　４４０ｘ５７６　ｂｙｔｅ。一　

帧数据无法被完整存放至片内寄存器中，这里采用ＤＭＡ　

传输方式，将数据块经并行串口ＰＰＩ，传送至预先在片外　ＳＤＲＡＭ中开辟的一帧大的固定数据Ｂｕｆｆｅｒ中。　

２８８场　１　４　攀　ｔ　，　

ｔｌ　

图１模数转换后的帧格式和ＹＵＶ数据排放格式　

２．２图像送显　由于ＬＣＤ只显示逐行扫描、格式为ＲＧＢ８８８的信　

号，放至Ｂｕｆｆｅｒ的数据不能直接送显，必须对其实施扫描　

３１

　３２　方式的转变、尺寸的调整、以及ＹＵＶ—ＲＧＢ的数据格式的　

转换。　本平台采用的ＬＣＤ显示模块分辨力为３２０ｘ２６２，比　

采集图像的分辨力低。为了送显简便起见，不做隔行扫　

描到逐行扫描方式的转变，而直接利用一帧采集数据的　

奇场或偶场作为显示数据的一帧，每个像素点也简单复　

制最近邻像素的　分量，这样整体丢弃了一半的ｙ分　

量，再去掉图像的边框信息，将原先取样方式为４：２：２，大　

小为１　４４０￣５７６　ｂｙｔｅ的ＹＵＶ数据块，转换成插值方式为　

４：４：４，大小为９２０ｘ２６２　ｂｙｔｅ的ＹＵＶ数据块。这样从　

Ｂｕｆｆｅｒ里面取出所需数据的同时，直接利用下面的公式ｌ　３】　做点对点ＹＵＶ—ＲＧＢ的转换，并将最终所得数值限制到　

０－２５５之间，确保转换后的图像色彩的正确性　

Ｒ＝（Ｙ－１６）＋Ｉ．４０２（Ｖ一１２８）　

Ｇ＝（Ｙ－１　６）一０．３４４　１（　一１２８）一０．７１４　ｌ（ｖ－１２ｓ）　Ｂ＝（Ｙ－１６）＋１．７７２（Ｕ－１２８）　转换后的数据，重新存放到ＳＤＲＡＭ中另外开辟的　

送显数据空间ＤｉｓｐｌａｙＢｕｆｆｅｒ中去。由于ＬＣＤ的显示是由　

外部时钟来控制其行同步和帧同步的，只要预先配置完　时钟寄存器，送显数据便无须添加控制字，直接经ＰＰｉ１　

端口传出，由ＤＭＡ负责直接传送至ＬＣＤ面板显示。　

３　连续帧的处理　

连续帧的采集送显，流程和单帧送显一样，但是它　涉及的问题远比单帧送显复杂。首先要考虑到输入输出　

的同步，即显示的实时问题，要求时延越小越好；其次，　要保证各帧数据的完整、正确性，即确保每帧图像的质　量；最后，还要尽量降低丢帧率，最大程度地保证送显画　

面的连续性。　３．１双核通信　

视频数据的采集和显示一般位于实际视频处理系　

统的上游和下游部分，主要的视频处理部分（如编解码　

等应用）位于这两个环节之中。为了仿效实际的应用系　

统，在实验系统中的视频采集和显示之间添加了一个视　

频处理模块，即将采集进来的每帧图像，下采样成ＣＩＦ　

（３５２￣２８８）格式的数据块，并最终将其降质为ＱＣＩＦ（１７６ｘ　１４４）格式的数据，利用双线性插值对其重建送显。实时问　

题的解决，就在于输入输出模块之问的及时通信。　

将插值算法放到预留的核Ａ中进行，在两核都可访　

问到的Ｌ２寄存器中定义标志位。核Ｂ每采集一帧，算法　

处理得到所需ＱＣＩＦ后，将相应的标志位置位。核Ａ接到　变换信号后，即做插值处理，处理完同样送出相应的标　

志位由核Ｂ接收，核Ｂ回应后接着做送显工作，这样两　

电视技　／２ｏｏ￣第３２卷第１１期（总蕈３２１　个核就相互协调工作，由中间信号量控制，确保输入输　

出的同步。　３．２图像缓存　

在实际应用中，由于视频处理模块所需的运算量远　

比采集一帧图像所需时间长，大部分的ＤＳＰ运算能力要　

让给主要的视频处理任务，用于视频显示的运算量越少　越好。因此，如果按照采集一帧显示一帧的模式，就会出　

现屏闪的情况。　为解决这种输出跟不上输入的问题，首先将　

ＳＤＲＡＭ存储采集数据的Ｂｕｆｆｅｒ增开到３个，人为缓冲算　

法处理的时间。然后利用系统提供的中断机制，由ＤＭＡ　

状态位触发中断，使得ＤＭＡ每读完或传送完一帧数据　

后便可以产生一个相应的中断，并在中断服务程序内将　

采集完或处理完的Ｂｕｆｆｅｒ置帧满帧空标志位。　

ＤＭＡ写通道由此配置为动态描述符的存储方式，当　

其写满开设的所有Ｂｕｆｆｅｒ后，便判断前两个Ｂｕｆｆｅｒ的空　满。如果为空，则将新采集进来的数据，继续顺序存放到　

这３个Ｂｕｆｆｅｒ中去；如果为满，则将接下来采集的数据，　

仍放到最后一个Ｂｕｆｆｅｒ中，不停的覆盖其原先的内容，直　

到前面Ｂｕｆｆｅｒ的帧空标志位送出为止，以此保证前面两　

个Ｂｕｆｆｅｒ内数据的正确性，不至于在对它们进行取数操　

作的同时，里面的内容被新采集的数据覆盖。　

采用这种机制，比传统的乒乓机制多开设了一个　

Ｂｕｆｆｅｒ，但是对于一些运算量庞大的视频处理算法来说，　

更具可靠性。　

４　ＹＵＶ—ＲＧＢ算法优化　

由于ＡＤＳＰ＿ＢＦ５６１是定点型的ＤＳＰ，而显示涉及的　

ＹＵＶ—ＲＧＢ的转换公式是浮点型运算，计算起来特别耗　

时。这样即使没有添加编解码算法，输出都跟不上输入，　丢帧相当严重。为了减少仅由简单的格式转换所带来的　

较大丢帧率，采用了几种不同的方法对其进行优化，并　将ＩＴＵ—Ｒ６５６格式转至ＲＧＢ所需的运算量测算出来，进　

行较为详细的比较分析，最终采用了一种性能优越的基　

于查表法的快速转换算法。　

表１中，在ＤＳＰ内核主频达６００　ＭＨｚ的前提下，采　

用原始浮点型算法，单帧转换运算速度竞高达１０８　ＭＨｚ，　

显示图像无连续可言。而将浮点型数据简单转换成整型　

适合ＤＳＰ处理以后，运算速度大幅下降，只需约４２　ＭＨｚ。　

表１

　Ｃ语言下各方法运算测试结果　原公式中含有大量的乘法运算，运算比较复杂，可　

进一步优化处理。由于ｙ，Ｕ，　的取值都在０￣２５５之间，　

可以预先计算出公式中（ｙ一１６），１．４０２￣（Ｖ一１２８），０．３４４　ｌｘ　

ｆＵ一１２８），０．７１４　１ｘ（Ｖ一１２８），１．７７２ｘ（Ｕ一１２８）的全部可能值，　

由此建立起５个相应的固定表：　一ｙ，　ｆｅ—　１，　Ｔａｂｌｅ—Ｕ１，Ｔａｂｌｅ—Ｖ２和Ｔａｂｌｅ—Ｕ２，存放在Ｕ片内寄存器　

中（因为Ｌ１存取速度最快，这样可以最大程度减少时间　消耗）。这样取出ＹＵＶ数据后，就无需计算，直接查表，　

运算速度进一步缩短至３　１　ＭＨｚ。　

另外，由于ＤＳＰ内核有单独的移位寄存器，通过移　

位来实现乘法，也将大大提高运算时间。转换公式为　

Ｒ＝Ｔａｂｌｅ—ｙ＋Ｔａｂｌｅ—　１，Ｒ＝（Ｙ－１６）＋Ｕ＋（Ｕｘｌ０３）＞＞８　

Ｇ＝Ｔａｂｌｅ—ｌ，一Ｔａｂｌｅ—Ｕ１一Ｔａｂｌｅ＿Ｖ２，Ｇ＝（Ｙ－１６）＋　

（（　×８８）＞＞８）＋（（　１８３）＞＞８）　

Ｂ＝ｒ，　ｙ＋　６Ｚｅ　Ｕ２，Ｂ＝ｆｙ一１６）＋　＋ｆ（　×１９８）＞＞８）　显然移位法比起查表法，一次循环中，多了３次乘　

法，３次移位，３次减法，理论分析速度应该不如查表法，　

但是实验结果恰恰相反。这是因为所编写的Ｃ程序，在　

ＤＳＰ＋＋上编译时，系统自动生成汇编语句，并依据它来运　

行程序，这样即使Ｃ代码进行了优化，但在ＤＳＰ上若生　

成相对复杂的汇编语句，反而速度提高不如在ＰＣ机上　明显，因此就考虑自己编写汇编语句。加上Ｃ程序中采　

用了双重ｆｏｒ循环语句，来定位取ＹＵＶ数据，这也提供　

了进一步优化的可能。因为Ｃ程序中的循环，大多是在　

循环结束或开头，通过判断“循环变量”是否满足条件来　

决定执行循环体还是退出。ＢＦ５６１内部有８级流水线，只　有流水线畅通，才能保证平均每个ＣＰＵ周期执行一条指　

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基于C51单片机智能车LCD显示系统控....

基于C51单片机智能车LCD显示系统控....

I 摘要 本课题以单片机为基础，以C语言为编程语言，以STC12C5608AD单片机芯片为核心。本智能车显示系统分为手持端和服务端，手持端负责解析用户的操作，发送信息到服务端，并用LCD1602以友好的界面显示，显示内容涉及时间，当前车速，当前车子方向及当前温度等。服务端负责响应手持端的消息，执行指定操作，如控制车子方向，速度等。本设计对智能车进行仿真，对其速度，方向等进行模拟，然后进行本次设计的研制。

关键词 STC12C5608AD；智能车；液晶显示

II ABSTRACT This topic to micro-based programming language C language to

STC12C5608AD micro chip as the core. The smart car system is divided into the

operation of the handheld client and server, the handheld terminal is responsible for

parsing user to send a message to the server, and use Lcd1602 friendly interface, the

display with respect to time, the current speed, the current direction of the car and the

current temperature. . The server is responsible for responding to the handheld end of

the message, perform the specified operation, such as control car direction, speed. The

基于51单片机的数字LCD显示

基于51单片机的数字LCD显示

基于51单片机的数字LCD显示

摘要： 基于89 C51单片机的数字显示标题硬件实现和软件设计,阐述了它的工作原理。介绍了研制过程中遇到的问题和解决办法。通过实验和运行,那头性能可靠,满足设计指标参数,LCD显示具有广阔的市场前景,然后是成熟和普及。在显示领域,LED显示装置系列微电子技术、计算机技术和信息处理于一体,以其色彩鲜艳、动态范围、高亮度、清晰度高,低电压操作,能耗低、使用寿命长、耐冲击、色彩艳丽、工作可靠、稳定的优势,成为新一代的显示媒体,目前,LED显示屏已被广泛应用于大型广场,商业广告、信息传播、新闻发布、证券交易,能满足不同环境的需要。由单片机外围电路系统,显示电路、单片机、最小的系统构成。该系统的安装是容易的检测、软件功能完善、工作可靠、精度高的优点。

论述了单片机控制的液晶数字显示系统,阐述了软件的基本原理,实现您的系统使用的设计及模拟和系统的应用领域。

关键词: 单片机AT89C51、液晶数字显示, 凯尔软件

ⅰ

Based on 51 SCM LCD digital display

Abstract Based on the 89 C51 SCM's digital display header hardware realization and the software

design, expounds its principle of work. Introduces the developing process of the multiplier encounter

problems and solving methods. Through the test and operation, that the header reliable performance, to

meet the design index parameters, and has a broad market prospect, and then the mature and popularity. As

基于双核ADSP-BF561的视频监控系统及其并行处理研究的开题报告

基于双核ADSP-BF561的视频监控系统及其并行处理研究的开题报告

基于双核ADSP-BF561的视频监控系统及其并行处理研究的开题报告

【摘要】本文主要介绍了基于双核ADSP-BF561的视频监控系统的设计与实现，利用该系统可以高效地执行视频图像处理和识别算法，提高监控系统的性能和效率。在硬件设计方面，本文主要介绍了多路视频输入和输出接口的设计、高速DDR2存储器的接口设计以及双核处理器的集成与配置；在软件设计方面，本文主要介绍了基于并行处理的图像处理算法的设计与实现，包括图像平滑、边缘检测、目标跟踪等。

【关键词】视频监控系统；双核处理器；并行处理；图像处理；目标跟踪

【研究背景与意义】现今，视频监控系统在公共安全、物业管理、交通监管等诸多领域中有着广泛的应用。随着科技的不断发展和进步，人们对视频监控系统的性能和效率提出了更高的要求。在此背景下，一种高效的视频监控系统的设计和实现显得尤为重要。

而在视频监控系统的设计中，图像处理和识别算法是一个关键的组成部分。要想实现高效的图像处理和识别，需要充分利用硬件和软件的优势，提高系统的处理速度和实时性。而并行处理技术就是一种可以提高系统性能和效率的有效手段，通过将任务分解并行处理，可以大大减少单个任务的处理时间，提高系统的响应速度和效率。因此，本文将利用双核处理器的并行处理性能，设计并实现一个高效的视频监控系统，提升监控系统的性能和效率，为视频监控系统的发展做出一定的贡献。

【研究内容和方法】本文将以基于双核ADSP-BF561的视频监控系统的设计和实现为主要研究内容，通过多路视频输入和输出接口的设计，实现对监控场景中多个角度的视频图像的采集和传输；通过高速DDR2存储器的接口设计，实现对采集的视频图像数据的快速存储和读取。同时，本文还将集成和配置双核处理器，以提高系统的处理速度和效率。 在软件设计方面，本文将以并行处理技术为依托，设计并实现基于并行处理的图像处理算法，包括图像平滑、边缘检测、目标跟踪等。使用并行处理技术，将图像处理算法分解为多个子任务，并行处理这些子任务，以提高图像处理的速度和效率。同时，本文还将使用ARM嵌入式操作系统和可重入库，实现系统的实时性和可靠性。

基于ADSP—BF561的图像平移系统的设计与实现

基于ADSP—BF561的图像平移系统的设计与实现

基于ADSP—BF561的图像平移系统的设计与实现

该设计以ADI公司的Blackfin系列中的BF561作为处理器，分别采用ADV7181B和ADV7171作为视频编解码芯片，设计了图像平移系统。通过采用基于描述子的DMA及MDMA图像传输方式等方法，解决了图像平移时的实时性难题。该图像平移系统设计结构紧凑，成本低廉，可靠性高，可以广泛应用于电子稳像技术中。1 系统设计 ADSP—BF561处理器是ADI公司推出的Blaekfin系列中的高性能产品，它采用独立的双核结构，主频600 MHz，具有2套乘法器和算术逻辑单元，丰富的DMA通道，内嵌328 KB超高速L1 SRAM和高速的L2 SRAM。同时，ADSP-BF561具有2个PPI接口，可以方便地与视频解码器和视频编码其相连，无需外围逻辑支持。ADSP-BF561把存储器视为一个统一的4 GB的地址空间，使用32位地址。所有资源，包括内部存储器、外部存储器和I／O控制寄存器，都占用公共地址空间的相应部分，并且各自对立。该地址空间的各部分存储器按分级结构排列，提供高性价比。其中极快速、低延迟的存储器接近处理器放置、而更大的、低成本、低性能的存储器则原理处理器放置。片外存储系统通过外部总线接口单元EBIU(External Bus Interface Unit)进行访问。存储器的DMA控制器提供高带宽的数据传输能力，能在内部L1／L2存储器和外部存储器空间之间传输代码和数据块。该设计以ADI公司的ADSP—BF561为核心，Visual

DSP++5．0为软件开发环境，对图像平移系统进行开发。2 硬件设计方案及实现2．1 硬件设计方案 图像平移就是将图像中的所有像素点都按照指定的平移量沿水平或者垂直方向移动。假设图像f(x，y)以平移量(α，β)分别在x轴方向和y轴方向上进行平移，则平移之后的图像就变成了f(x-α，y-β)。平移算法是几何变换中最简单的变换之一，但是这种简单的变换却在电子稳像中发挥着很大的作用。 平移算法的难点主要体现在算法的实时性上。假设一个视频采集系统图像的采集速率为25帧／s，要想实时地看到平移后的图像，那么平移算法必须要在40 ms内完成，而对于大小为720×576×2