基于TMS320C6416與FPGA的實時光電圖像識別系統(tǒng)

2.2 目標圖像采集與處理模塊

　　該模塊主要由DSP處理器TMS320C6416和FPGA來實現(xiàn)，DSP和FPGA之間采用主/從方式。其中，DSP主要完成對目標圖像的處理及控制FPGA采樣信號的啟動。FPGA則完成對目標圖像的采樣控制過程，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　由攝像頭拍攝到的圖像首先進行信號調(diào)理，即對圖像進行嵌位、錟相、放大以及同步信號分離。然后，由DSP啟動對圖像信號的采樣，即控制FPGA進行圖像的采樣，同時通過中斷查詢方式(FTNT)，監(jiān)控FPGA發(fā)出的采樣完成信號。

　　采用TI公司的TLC5510芯片來進行高速A/D采樣。TLC5510為5V電源、8位、20Msps的高速并行ADC，最大量程為2V。為了達到實時處理的目的，本系統(tǒng)只采集灰度圖像，CCD圖像的幀頻為30Hz，幀圖像分辨率為512×512像素，每個像素點8位量化。

　　FPGA在行(HS)、場(VS)同步信號和時鐘信號的驅(qū)動下，產(chǎn)生A/D采樣的控制信號來控制采樣過程，同時，F(xiàn)PGA提供存儲器地址及片選與讀寫控制信號，數(shù)字信號按照該地址并在RAM_W有效時，寫入FPGA存儲器RAM中，為圖像預(yù)處理作好準備。

　　采樣完成后，F(xiàn)PGA產(chǎn)生外部中斷，向DSP發(fā)出中斷請求，DSP進入中斷處理：FPGA提供RAM的地址信號，并在RAM_R有效時，DSP將RAM中的采樣數(shù)據(jù)以EDMA方式讀至同步動態(tài)存儲器SDRAM中。SDRAM為4balaks×512 kb×32b，時鐘主頻為166 MHz，這樣就保證了工作時所需的存儲容量和實時性的要求。數(shù)據(jù)傳輸完畢，DSP啟動FPGA進行下一幀圖像的采樣，F(xiàn)PGA再次進入采樣控制處理過程，DSP則對目標圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和畸變等處理。

　　在完成對目標圖像的數(shù)據(jù)處理后，DSP將處理后目標圖像和存儲在ROM中的參考圖像構(gòu)成的聯(lián)合輸入圖像實時輸出到液晶電視上的約定區(qū)域內(nèi)，以便進行光信息處理。

　　2.3 自動識別模塊

　　自動識別模塊采用三星公司ARM處理器S3C2440來完成。S3C2440處理器是基于ARM920T內(nèi)核的32位RISC嵌入式芯片。該ARM內(nèi)核的CPU主頻最高可達533MHz，此處使用499MHz，它除了集成3個串口、SD卡控制器、USB Host控制器、LCD控制器、Nand Flash控制器以及實時時鐘外，還增添了工業(yè)控制總線(CAN)、Camera控制器(數(shù)碼攝像機接口)、PCMCIA接口(可接無線網(wǎng)卡或調(diào)制解調(diào)器及其他外設(shè))。另外，用1個96針總線插槽引出CPU的局部總線，可外接其他總線設(shè)備并與多方通信。目前，S3C2440已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、多媒體處理、消費類電子及網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域。

　　S3C2440處理器的接口框圖如圖3所示。S3C2440內(nèi)置Camera控制器，并支持最大為4096×4096像素的圖像輸入，因此本系統(tǒng)對聯(lián)合頻譜圖像的獲取選用130萬像素攝像頭進行視頻采集與傳輸，通過Catnera控制器完成對頻譜圖像的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲，然后對頻譜進行振幅調(diào)制和傅里葉反變換，得到互相關(guān)結(jié)果，從而進行判別與處理。

　　圖3中，64MB NAND Flash采用三星的。K9F1208，用于存放應(yīng)用程序;2MB的NOR Flash采用AMD的AM29LV160DB，用于存放Bootloader及Kernel;64MBSDRAM采用現(xiàn)代的HY57V561620;32KB FRAM(鐵電存儲器)，減少對Flash的頻繁操作，延長Flash壽命，同時防止掉電時數(shù)據(jù)丟失。

　　S3C2440作為主控處理器，還負責(zé)與上位機進行通信，并可通過網(wǎng)卡與Internet進行互聯(lián)，實現(xiàn)該系統(tǒng)的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。另外，還可通過USB接口進行數(shù)據(jù)的存取。2.4 系統(tǒng)軟件主流程

　　該光電混合圖像識別系統(tǒng)工作主流程如圖4所示。ARM和DSP在完成初始化后，通過HPI口加載DSP程序并通過中斷激活DSP運行;DSP在工作后啟動FPGA，F(xiàn)PGA控制A/D采樣芯片進行實時圖像采集。

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