基于FPGA和DSP的高速圖像處理系統(tǒng)
摘要:為了提高圖像處理系統(tǒng)的高性能和低功耗,提出了一種基于FPGA和DSP協(xié)同作業(yè)的高速圖像處理嵌入式系統(tǒng),其中DSP為主處理器,負(fù)責(zé)圖像處理,而FPGA為協(xié)處理器,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的所有數(shù)字邏輯。整個系統(tǒng)中FPGA和DSP的工作之間形成流水,同時借助于單片雙口RAM(CY7C025 AV-15AI)完成兩者的通信,比使用單片DSP建立的處理系統(tǒng)性能提高25%左右。該系統(tǒng)具有可重構(gòu)性,方便其他的算法于該系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:圖像處理;FPGA;DSP;雙口RAM
0 引言
現(xiàn)階段用于數(shù)字圖像處理的系統(tǒng)有很多種,而從成本、性能、開發(fā)難易程度等多方面的考慮,基于FPGA和DSP的靈活性高、實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高的圖像壓縮系統(tǒng)脫穎而出。在該種結(jié)構(gòu)的圖像處理系統(tǒng)當(dāng)中,F(xiàn)PGA和DSP之間數(shù)據(jù)的通信方式和速度,將直接影響著整個圖像處理系統(tǒng)的效率。
本文試圖借助于ALTERA公司的低功耗FPGA(EP1C12Q240)、TI公司的DSP(TMS320VC5502)和一片CYPRESS公司雙口RAM(CY7C025),設(shè)計出一種功耗低、設(shè)計靈活、能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜處理算法且高效、穩(wěn)定的圖像處理系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)主要模塊分為電源管理模塊、圖像采集模塊、速度采集模塊、主控源模塊及輔助控制模塊。整個高速圖像處理系統(tǒng)主要由CMOS圖像傳感器(MT9M011)、FPGA(EP1C12Q240C8)、雙口RAM(CY7C025)、DSP(TM320VC5502)、視頻D/A(ADV7123)和一些存儲器等組成,如圖1所示。首先,在圖像采集模塊控制COMS圖像傳感器下,圖像數(shù)據(jù)則以25 f/s的速率向FPGA輸送。然后,通過FPGA的控制使其緩存在片外的SDRAM中,之后實(shí)時顯示模塊控制ADV7123做到了對圖像的實(shí)時顯示。如果用戶通過外部控制,選擇了壓縮模式,則原始的圖像數(shù)據(jù)將由幀存模塊移至高速緩沖模塊中,DSP通過EMIF接口外擴(kuò)存儲器的方式,高效的讀取雙口RAM中的圖像數(shù)據(jù)。最后,圖像數(shù)據(jù)在DSP內(nèi)部做好JPEG壓縮后,以相同的方式通過高速緩沖模塊,把數(shù)據(jù)傳給FPGA的存儲控制模塊,做到壓縮圖像數(shù)據(jù)的存儲。
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