基于FPGA和DSP的图像处理技术研究

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基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现

万方数据万方数据·１１０·微处理机２０１０年（ＤＰＲＡＭ）。

虽然Ｃ６４１６片内集成了高达８Ｍ位的片内高速缓存，但考虑到图像处理算法必涉及到对前后几帧图像进行处理，为保证系统运行时存储容量不会成为整个系统的性能瓶颈（ｃｈｏｋｅｐｏｉｎｔ），在ＤＳＰ模块中额外扩展存储空间。

由于ＥＭＩＦＡ口的数据宽度更大，因此系统在ＥＭＩＦＡ的ＣＥｌ空间内扩展了两片总共１２８Ｍ位的同步存储器。

Ｃ６４１６的引导方式有三种，分别是：不加载，ＣＰＵ直接开始执行地址０处的存储器中的指令；ＲＯＭ加载，位于ＥＭＩＦＢＣＥｌ空间的ＲＯＭ中的程序首选通过ＥＤＭＡ被搬人地址Ｏ处，ＲＯＭ加载只支持８位的ＲＯＭ加载；主机加载，外部主机通过主机接口初始化ＣＰＵ的存储空间，包括片内配置寄存器。

本系统采用的是ＲＯＭ加载方式。

Ｃ６４１６片内有三个多通道缓冲串口，经ＤＳＰ处理的最终结果将通过ＤＳＰ的多通道缓冲串口传送至ＦＰＧＡ。

３．４图像输出模块该模块的功能是将ＤＳＰ处理后的图像数据进行数模转换，并与字符信号合成后形成ＶＧＡ格式的视频信号。

这里选用的数模转换芯片为ＡＤＶ７１２５。

这是ＡＤＩ公司生产的一款三通道（每通道８位）视频数模转换器，其最大数据吞吐率３３０ＭＳＰＳ，输出信图２原始图像图３ＦＰＧＡ图像增强结果５结论实时图像处理系统以ＤＳＰ和ＦＰＧＡ为基本结构，并在此结构的基础上进行了优化，增加了视频输入通路。

同时所有的数据交换都通过了ＦＰＧＡ，后期的调试过程证明这样做使得调试非常方便，既可以监视数据的交换又方便修正前期设计的错误。

整个系统结构简单，各个模块功能清晰明了。

经后期大量的系统仿真验证：系统稳定性高，处理速度快，能满足设计要求。

号兼容ＲＳ一３４３Ａ／ＲＳ一１７０。

由ＦＰＧＡ产生的数字视频信号分别进入到ＡＤＶ７１２５的三个数据通道，经数模转换后输出模拟视频信号并与原来的同步信号、消隐信号叠加后便可以在显示器上显示处理的结果了。

FPGA+DSP的图像处理系统

– ADI的ADSP2106x/ADSP21160 – TI的TMS320C62x/C67x。
DSP的发展和趋势
– ADI的DSP具有出色的浮点处理能力，多用于雷
达/声纳等信号处理；独特的多DSP互联能力被
称为“多DSP系统的实现标准”
– TI公司的DSP则更注重单片的处理能力，在民用
高端DSP市场占有很大份额
DAC器件技术发展趋势
①高速、高精度、低功耗；
②多功能集成，如增加滤波器；
③接口电平采用高速协议：LVDS、DDR等技术。
RAM、FIFO技术
• 同步技术、双沿和多沿传输技术应用广泛
• 静态存储器：
– SBSRAM、ZBTSRAM等同步SRAM，时钟频率可以高达200 MHz以上。 – QDR SRAM，在一个时钟周期内传输4个数据
TigerSHARC DMA Controller
I/O Processor INTERNAL BUS
128-bit DATA 32-bit ADDR
Bus Interface Unit IFIFO OBUF OFIFO DMA Controller
Data Address
Control
DMAR
SOC Bus Interface
USB特点:
• 连接灵活
等；
②缓冲和存储电路，RAM、FIFO等；
③逻辑控制和协处理器，CPLD和FPGA； ④通信接口电路，高速串行通信（光纤/LVDS）
模拟信号数字信号的转换电路
• ADC – Analog Digital Convertor
• DAC – Digital Analog Convertor
ADC器件
ADC器件发展趋势

基于FPGA和DSP的高速图像处理系统设计

的缓冲。整个系统的工作流程在ＦＧＡ和ＤＰ的分工及协作下完成，比使用单片ＤＳＰＳ这Ｐ建立的处理系
统性能提高２左右。该系统具有可重构性，５方便其它算法在该系统上实现。
关键词：ＰＦＧＡ；ＳＪＥ双口ＲＡＭ；ＤＰ；ＰＧ；图像压缩
第１卷第４期１
２１０１年８月
潍坊学院学报
ＪｕｎｌｆＷｅｆｎｉｅｓｔｏｒａｉａｇＵｎｖｒｉｏｙ
Ｖ０．１Ｎ０４１１．
Ｊ１２１ｕ．０１
基于ＦＧＡ和ＤＳＰＰ的高速图像处理系统设计
确的配置之后，就可以输出１的图像数据和一些同步信号。在本系统中采用ＩＯ位ｚＣ实现传感器配置，ＰＦ— Ｇ管脚通过模拟ＩＣ时序，Ａ。完成对ＣＭＯＳ感器的初始化配置，中要配置的寄存器如表１传其所示。
表１ＭＴＭ０９１寄存器设置
编程逻辑阵列（ＰＦＧＡ）出现解决了上述困难，电路的灵活性设计提供了方便［。的为４］
从系统开发成本、能、性开发难易程度等多方面综合考虑，基于ＦＧ和ＤＰ的系统具有灵活性高、ＰＡＳ实用性强、可靠性高的优点。在此类系统中，ＰＦＧＡ和ＤＳＰ之间数据的通信方式和速度，直接影响着整将个图像处理系统的效率。为提高处理效率，文试图借助于一片低功耗ＦＧＡ、片ＤＰ和一片双口本Ｐ一Ｓ

基于DSP和FPGA的实时图像压缩系统设计

ＰＮＧＸｕｅｇ，ＩＷｅＹｉＬＪｎｉＥＦｎＬＵｎ，ＩｉＬ
ｆｔｎｌＮａｉａＫｅＬｂｒｔｒＦｒｌｃｒｎｃＭｅｓｒｍｅｔｅｈｏｏｙ．ｙａｏａｏｙｆｎｔｍｅｔｔｎｃｅｃ＆ＤｎｍｉｏｙａｏａｏｙｏＥｅｔｉｏａｕｅｎＴｃｎｌｇＫｅＬｂｒｔｒｏＩｓｕｎａｉＳｉｎｅｒｏｙａｃ
片ＳＭ乒乓结构，及基于ＴＲＡ以Ｉ公司ＤＰＢＯＳ／ＩＳ和支持ＸＩＤＡＳ帧／实０ｓ
的压缩速度，统同时解决了图像压缩中容量和速度的问题，验了采集和压缩过程的同步进行．系实大大提高了图像压缩速度关键词：Ｄ４乒乓缓存；ＡＩＭ６２；ＸＤＳ
山西太原００５１３０１
摘要：提出了一种基于高频帧摄像头的高频帧实时图像压缩技术，以此技术为基础．使用Ｔ３０Ｄ４ＭＳ２ＣＭ６２和Ｅ２３ＦＧ相结合，计了一种高频帧实时图像处理器硬件系统。该系统采用２ＰＣ５ＰＡ设
ｃｍｐｅｓｏｌｏｉｍｂｕｐａｏｏｒｓｉｎａｇｒｈｔｅｓｐｏｆｒＸＤＡＩＳ，ｉｒａｉｅｈｏｒｓｉｎｒｔｏ０ｐｒｓｃｎ．Ｔｅｓｓｅｏｍａｅｏｒｓｉｎｔｅｌｓｔｅｃｍｐｅｓｏａｅｆ１０ｅｅｏｄｚｈｙｔｍｆｉｇｃｍｐｅｓｏｗｉａｄｅｓｎｔｅａａｉａｄｈｓｅｄｆｈｅｐｒｍｅｔｌｒｃｓｏｃｌｃｉｇｎｃｍｐｅｓｏｓｍｕｔｎｏｓｙｇｅｔｈｌｅｄｒｓｉｇｈｃｐｃｔｙｎｔｅｐｅｏｔｅｘｅｉｎａｐｏｅｓｆｏｌｔａｄｏｒｓｉｎｉｌｅｕｌ，ｒａｌｅｎａｙｉｒｖｓｔｅｓｅｄｏｍａｅｃｍｐｅｓｏ．ｍｐｏｅｈｐｅｆｉｇｏｒｓｉｎ

基于DSP+FPGA的图像处理嵌入式开发平台

一
了集中处理造成的时间延迟，降低了错误信息汇报
的风险。
方面仪器在质量、功耗及可靠性方面有诸多限
２硬件架构
由ＤＳＰ处理器及其外围器件组成的高速运算电路共同实现硬件运行平台，为软件编程实现各类
清空外部
Ｆ
．
一
一
一
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一
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一
一
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一
ＦＰＧＡ写次级
图惶至
密集图像
一
一Ｉ
２０１３年４月１８日收到国家８６３计划项目（２００６ＡＡ７０４２０５）资助
硬件结构如图１右图所示。
其中，（￣）ＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ负责固化ＤＳＰ的程序，其中ＰＲＯＭ中存储是代码量小但可靠性要求高的安
态，一种是目标数量多（Ｋ级），但个体像素少的工况（＜１００ｐｉｘ以内），另一种工况是目标数目少，但
个体像素很多（３２ｋｐｉｘ）。嵌入式图像处理器的一种方案是ＦＰＧＡ内集成或外挂ＳＲＡＭ（如图１左图所示），将图像进行全幅
功能需求、器件组成、操作时序和数据流向，进行了深入分析。实践结果表明，该嵌入式开发平台具有很强的实用性。关键词图像识别

基于FPGA+DSP技术的Bayer格式图像预处理

ｔａｉｉｎｌＤＳｉａｅｐｏｓｉｇｓｓｅ，ｔｓｓｔｍｅｓｔｅＸＣ３Ｓ１００Ｓｒａ・ｅｉｓａｄＴＭＳ３０ＤＭ６ＰｏａｈｉｖｒｄｔｏａＰｍｇｒｃｅｓｎｙｔｍｈｉｙｓｅｕｓｈ５ｐａｔｎ３ｓｒｅｎ２４２ＤＳｔｃｅｅ
处理的实时性。
关键词：Ｂｙｒ格式：双线性插值法；ｌ度信号；ａｅ，亮ＴＭ￥２ＤＭ６２３０４
中图分类号：Ｎ１．Ｔ９１７
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）００４ — ３６４６３（００１— １５０
ＣＹ７Ｃ６３ｗｈｃｓｓｐｏｔｄＵＳ．Ｉｈ８０１ｉｈｉｕｐｒｅＢ２０．ｎｔｅＦＰＧＡ，ｔｅＢａｒｏｍａａｅｓｇａａｔｒｄｆｏＣＯＭＳｓｎｏｒｉｏｅｅｏｈｙｅｒｔｉｇｉｎｌｃｐｕｅｒｍｆｍｅｓｓｃｎｖｒｄｔｔ
ＲＧＢｆｒｔａａｂａｆｉｎａｎｅｐｌｔｎ，ａｄｉｃｎｅｔｄｔｕｍｉａｃｉｎ１ＥｘｅｍｅｔｌｅｕｔｈｗｔａｈｏｍａｔｙｗｙｏｌｅｒｔｒｏａｉｄｂｉｉｏｎｓｏｖｒｏＹｌｉｎｎｅｓｇａ．ｐｒｎａｓｌｓｏｈｔｅｅｉｒｓｔｓｓｅｃｎｈｎｌｐｔ０ｌｏｉｅｓｏｅｏｕｉｎＢａｅｇ，ａｄｅｅｔａｌｏ２Ｍｂｓｏａｄｄｈｔｒｎｍｉｔｅｙｔｍａａｄｅｕｏ５０ｍｉｉｎｐｘｌｆｒｓｌｔｙｒｉｌｏｍａｅｎｖｎｕｌｔ０／ｆｂｎｗｉｔｏｔｓｔｈｙａ

基于FPGA和DSP架构的红外图像实时处理系统设计

ｄｓｇｓｒａｏｂｅａｄｆａｉｌ．Ｉｓｏｒａａｕｎｐａｔｃｌａｐｉａｉｎ．ｅｉｎｉｅｓｎａｌｎｅｓｂｅｔｉｆｇｅｔｖｌｅｉｒｃｉａｐｌｔｏｓｃ
Ｋｅｙｗｏｒ：ＦＰＧＡ；ｄｓＤＳＰ；ｍａｅｐｏｅ ห้องสมุดไป่ตู้ｎ；ｉｆａｅｉｇｒｃｓｉｇｎｒｒｄ
处理的各个领域，相关的图像处理算法复杂灵
活、数据处理量大。因此，图像处理硬件系统要
求具有运行复杂灵活算法的能力，以保证实现
系统的实时性。半导体制造工艺的快速发展以
收稿日期：２１— ８２０２０３
０引言
图像处理技术已经被广泛应用于视频图像
及计算机体系结构的进一步改进，使得数字信号处理器（ｉｔｌｉａＰｏｅｏｓＤＰ）ＤｇａＳｎｌｒｃｓｒ，Ｓｓ芯片的ｉｇｓ
功能变得越来越强大；同时，其数字器件特有的稳定性、可重复性以及可大规模集成的特点，也使得信号处理的手段变得更加灵活［。自从２０世纪８０年代初ＤＰ投入市场以来，实时ＤＰＳｓＳ
数据采集、数据处理和数据传输的并行化。实验结果表明，该方案设计合理、可行，具
有较高的工程实用价值。
关键词：ＦＧＡ；ＤＰ；图像处理；红外ＰＳ中图分类号：Ｔ１．文献标识码：ＡＤＯＩ１．６／．ｓ．６２８８．１．１．６Ｎ９１７３：０３９ｊｓｎ１７—７５２２００９ｉ０００

基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现

ＡｂｔａｔＡｉｎｔｔｅｒｑｉｅｅｓｏａｇａｕｔｏａｃｌｔｏｓｒｃ：ｍｉｇａｈｅｕｒｍｎｔｆａｌｒｅｍｏｎｆｃｌｕａｉｎ，ｈｇｅｌｔｍｅａｄｓａｌｉｈｒａｉｎｍｌ
Ｎｏ２．Ａｐ．，００ｒ２１
微
处
理
机
ＭＩＲ０ＰＲＣＯＣＥＳＯＲＳＳ
第２期２１００年４月
基于ＦＧＰＡ＋ＤＰ的实时图像处理系统设计与实现Ｓ
罗戈亮，鲁新平，李吉成
（防科学技术大学电子科学与工程学院ＡＲ国防科技重点实验室，沙４０７）国Ｔ长１０３摘要：对图像处理系统计算量大、时性高和体积小的要求，制了一种以ＤＰ为主处理针实研Ｓ
器ＦＧＰＡ为辅处理器的高性能实时图像处理系统。利用这两种芯片的各自特点，算法分成两部将分分别交由ＦＧＰＡ和ＤＰ处理，大提高了算法的效率。系统具有结构简单易于实现和运用方便Ｓ大
灵活的特点，载上相应的程序之后能实现对所获取的图像跟踪、别和匹配等处理方法。详细说加识
明了系统的设计思路和硬件结构，并在硬件系统上进行了算法仿真及实验验证。实验结果表明：该
系统实时性高，应性好，适能够满足设计要求。关键词：时系统；实图像处理；ＨＬ硬件语言；ＶＤ现场可编程门阵列
ＤＩＯ编码：０３６／．ｓ．０２— ２９２１．２０２１．９９ｊｉｎ１０２７．０００．３ｓ

基于FPGA和DSP的高速图像处理系统

基于FPGA和DSP的高速图像处理系统作者：舒志猛陈素华来源：《现代电子技术》2012年第04期摘要：为了提高图像处理系统的高性能和低功耗，提出了一种基于FPGA和DSP协同作业的高速图像处理嵌入式系统，其中DSP为主处理器，负责图像处理，而FPGA为协处理器，负责系统的所有数字逻辑。

整个系统中FPGA和DSP的工作之间形成流水，同时借助于单片双口RAM（）完成两者的通信，比使用单片DSP建立的处理系统性能提高25%左右。

该系统具有可重构性，方便其他的算法于该系统上实现。

关键词：图像处理； FPGA； DSP；双口RAM中图分类号：； TP274+.2文献标识码：A文章编号：(1. Xuji Metering Limited Company, Xuchang 461000, China;2. College of Electrical & Information Engineering, Xuchang University, Xuchang 461000, China)Abstract： In order to improve the performance of image processing embedded system and reduce its powerpaper. DSP as a main processor is used to control the module of image process, and FPGA chip as aration in the system is divided between the FPGA and DSP in the form of the pipelined, the performance of the system is 25% higher than that of the processing system based on the single DSP. The system is easy to transplant other algorithms into it due to its reconfigurability.Keywords：收稿日期：引言现阶段用于数字图像处理的系统有很多种，而从成本、性能、开发难易程度等多方面的考虑，基于FPGA和DSP的灵活性高、实用性强、可靠性高的图像压缩系统脱颖而出。

基于Cameralink标准的DSP+FPGA数字图像处理系统设计

【科技与管理】ｅｈｏｏｙＡｎｎｇｍｅｔＴｃｎｌｇｄＭａａｅｎ
２Ｉｆ旃７期（第４０期）上０２：总０
基ａｒｎ标的ＤＰＰＡ字像理统计于Ｃｅｌ准ＳＦ数图处系设ｍａｋｉ＋Ｇ
黄志超
（京化工大学，京１０２）北北００９
发，构建了基于ＣｍｒＬｎ准的ＤＰＦＧａｅａｉｋ标Ｓ＋ＰＡ图像数字处理
信息系统。
一
图１基于Ｄ＋ＰＡ的高速实时数字图像处理系统结构框图ＳＰＦＧ
、
总述
二、ａｒＬｎＣｍｅａｉｋ的进步和电子科技的快速发展，频通信作为人类视野的延伸，视应运而生的数字图像处理技
术也就得到了飞速地发展。基于此，Ｃｍｅａｉ从ａｒＬｎ件接口出发。细介绍Ｃｍｅａｉｋ硬件接口电路模块、ＰＡ数据ｋ硬详ａｒＬｎＦＧ采集和逻辑控制模块、Ｐ图像处理模块等，并通过相互组合合并的方式重组了图像处理系统，该系统能够实现对ＤＳ
过转换芯片将ＬＤ信号转换成１Ｌ逻辑电平送至ＦＧＶＳＴｒＰＡＩ路模块。ＦＧ乜ＰＡ模块主要处理内容：收到逻辑电平之后产生接
完成差分对信号和ＴＬ信号之间的转换。ＣｍｅＬｎＴａｒｉｋ硬件连ａ
泛的应用。由于图像处理的数据量大，数据处理相关性高，实时

基于DSP和FPGA的实时图像处理平台的设计

・
５２・
实验 பைடு நூலகம் 学与技术
Ｐ
２００８年１０月
基于ＤＰ和ＦＧＳＰＡ的实时图像处理平台的设计
段雷，李梅，王彩霞
（．１西南交通大学信息科学与技术学院，成都６０３；２中科院光电技术研究所，成都６００）１１．０１００
摘要：介绍了一种基于数字信号处理器（Ｓ）ＤＰ和现场可编程阵列．ＰＡ）（Ｇ的高速实时图像处理平台的电路原理设计，外围部Ｆ
件瓦连（Ｃ）接口的软件实现和ＤＰ软件设计。该图像处理平台主要采用Ｔ３０６１字信号处理器和ＸＬＮ公司ＰＩＳＭＳ２Ｃ４６数ＩＩＸ
ＡｂｔａｔＩｈｓｔｅｉ，ｔｅｃｒｕｔｐｉｃｐｅ，ＰＩｉｔｒｃｎＰｓｆａｅｄｓｎｏｉｈｓｅｄａｄｒａ－ｍｅｉｇｒｃｓｉｇｓｒｃ：ｎｔｉｈｓｓｈｉｉｒｉｌｃｎＣｎｅｆｅａｄＤＳｏｔｒｅｉｆｈｓ — ｐｅｎｅｌｔｍａｅｐｏｅｓｎａｗｇａｉ
Ｄｅｉｎｏａ・ｉｍａｅＰｏｅｓｎｒａｅｎＤＳｎＰＧＡｓｇｆＲｅｌｔｍｅＩｇｒｃｓｉｇＣａｄＢｓｄｏＰａｄＦ
ＤＵＡＮｉＬｉＷＡＮＧｉｘａＬｅ，ＩＭｅ，Ｃａ — ｉ
（．ｃｏｌｆｎｏｍａｏｃｅｃＴｃｎｌｇｆｏｔｅｔｉｏｎｎｅｓｙ，Ｃｅｇｕ６０３，Ｃｉａ１ＳｈｏｏｆｒｔｎＳｉｅ＆ｅｈｏｏｙｏｕｈｓＪｔｇＵｉｒｉＩｉｎＳｗａｏｖｔｈｎｄ１０１ｈｎ；２ｎｔｕｅｏｐｉｓＥｅｔｎｃｆＣｉｅｅＡａｅｆｃｎｅ，Ｃｅｇｕ６００，Ｃｉａ．Ｉｓｔｔｆｔ＆ｌｃｏｉｓｈｎｓｃｄｍｙｏｉｃｉＯｃｒｏＳｅｓｈｎｄ１００ｈｎ）

基于DSP+FPGA分层图像处理技术的智能相机设计

ｃｉａｍａｅｐｒｃｓｉｆＤＳａｈｉｒｒｈｃｌｉｇｏｅｓｎｇ
ＣＮＷｅ，Ｕａｉ，ＯＧＹ —ｉｇ，ＩＯＧｎ－ａＨＥｉＤＡＮＦ —ｅＤＮｕｑｎＸＡｏｇｉｊｊｎ
ＤＳＰａｄＦｎＰＧＡａｅｔｅｒｏｅｔｅｈｖｈｉｗｎｆａｕｒｓｗｈｉｒｃｓｉｍａｅａｓｒｆｈｅａｃｃｌｉａｅｐｒｃｓｉｅｃｏｏｙｌｐｏｅｓｎｇｉｇｓ，ｏｔｏｉｒｒｈｉａｍｇｏｅｓｎｇｔｈｎｌｇｅｂａｅｎｂｏｈＤＳＰａｓｄｏｔｎｄＦＰＧＡａｅｒｐｓｄ．ｈｓｂｅｎｐｏｏｅＴｈｅｐｎｃｐｅｏｈｅｓｓｅｗｉｌｂｘａｎｄｉｅａｌ．ｒｈｒｒｉｌｆｔｙｔｍｌｅｅｐｌｉｅｎｄｔｉｓＦｕｅｉｔｍｏｅ，ｈｅｓｒｔｒｎｄｉｓｓｐｒｔｄｅｏｈｒｔｔｕｃｕｅａｔｅａａｅｍｏｕｌｆｔｅＦＰＧＡｒｇａｗｈｃｉｅｏｈｉｇｄｅｄｔｃｉｎｗｉｐｏｒｍｉｈｓｕｓｄｆｒｔｅｍａｅｅｇｅｅｔｏｌｌｂｅｂｒｅｙｅｐａｎｄ．ｈｅｓｍｅｔｍｅ，ｅｈｄｕｓｄｔｅｔｔｅｄｔｏｈａｅｒｐｓｄｉｆｘｌｉｅＡｔｔａｉｌａｍｔｏｅｏｔｓｈａａｆｗｓｂｅｎｐｏｏｅ．ｌ
测算法为例，绍了ＦＧ介ＰＡ实现的程序框架与每个程序模块的功能，给出了数据流正确性验证方法。并关键词：数字信号处理器；场可编程门阵列；觉传感器；缘检测现视边中图分类号：Ｔ２４Ｐ７

基于DSP和FPGA的图像处理系统设计本科毕业设计

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DSP和FPGA架构的嵌入式图像处理系统设计

第１９卷第２２期
Ｖｏ．９１１Ｎｏ．２２
电子设计工程
ＥｅｔｏｉｓｇｎｉｅｒｇｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｇｎｅｉｎ
２１年１月０１１
ＮＯ．０１Ｖ２１
基亏ＤＳＰ和ＦＧＡ架构的嵌入式图像处理系统设计Ｐ
关键词：Ｓ；ＰＡ；入式；图像处理ＤＰＦＧ嵌
中图分类号：Ｐ１．Ｔ３７４
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）２０２ — ４６４６３（０１２ — ０１０
ＥｍｂｄｅａｅｐｏｅｓｎｙｔｍｅｉｎｂｓｄｏＰａｄＦＰｅｄｄｉｇｒｃｓｉｇｓｓｅｄｓｇａｅｎＤＳｎＧＡｍ
ＦＧ架构的嵌入式图像处理系统，ＰＡ简要介绍了系统的工作原理，细介绍了系统硬件设计方案和具体的电路组成，详
并针对ＦＧＰＡ程序处理的难点和解决办法进行了说明，出了时序仿真波形，后利用目标复原算法对系统加以验证。给最
ｐｎｉｌｆｓｓｅｉｔｏｕｅｒｅｙｎｙｔｍａｄｒｅｉｎｓｈｍｅａｄｍａｅａｉｕｔｒｒｓｎｅｅｍｌｉｉｒｃｐｅｏｔｍｓｉｒｄｃｄｂｆ，ａｄｓｓｙｎｉｌｅｈｒｗａｅｄｓｇｃｅｎｔｒｌｒｉｙａｅｐｅｅｔｄｉｄｔｉｃｃｒｎｎ

基于DSP+FPGA的CCD图像处理系统研究

列的Ｘ２２０ＣＶ００作为中央控制器控制整个图像信
图１数字图像处理系统结构
Ｆｉ１Ｓｔｕｃｕｒｆｄｉｔｍａｅｇ．ｒｔｅｏｇｉａｌｉｇｐｏｃｓｎｇｓｓｅｒｅｓｉｙｔｍ
强，开发周期短，易于维护和扩展。文章给出了系统的硬件电路和软件算法模块。
关键词：ＰＦＧＡ；Ｓ图像处理ＤＰ；
中图分类号：Ｎ１．３Ｔ９１７文献标识码：Ｂ文章编号：０５— ６１２０）１０５０１０７４（０７１ — ０３— ３
为３ｍ（当于０２４精度）２Ｉ相ｘ．６。由于ＣＤ相机采集的帧数据流是以行为单Ｃ位、一维差分的形式，能直接送到ＦＧ不ＰＡ运算模
１系统的硬件结构
基于ＦＧＰＡ和ＤＰ的数字图像处理系统的结Ｓ
理功能少部分由ＤＰ实现，大部分都是由ＦＧＳ绝ＰＡ完成。这２个器件是并行工作的，现了处理的高实效率。电路采用模块硬件化结构，足了实时性、满精确性和可靠性的要求 ¨ 。
１１图像采集与预处理模块．
号处理，使用ＩＥ进行ＦＧ设计。ＦＧ主要实ＳＰＡＰＡ现的功能，括电源管理逻辑、包图像数据处理管理、
系统状态指示灯管理、模拟ＩＣ接口及对ＳＡ１３Ａ７１

基于DSP和FPGA的数字化信号处理系统研究

基于DSP和FPGA的数字化信号处理系统研究数字化信号处理技术在现代通信和控制系统中得到了广泛应用，从手机信号到高速列车系统，都需要数字化信号处理系统进行相关转化和处理。

在数字化信号处理技术中，DSP和FPGA作为重要的核心模块，能够快速、高效地实现信号处理。

本文将详细介绍基于DSP和FPGA的数字化信号处理系统的研究及其应用。

一、数字化信号处理系统的基本概念数字化信号处理是指将模拟信号进行采样、量化、编码等处理，最终转化成数字信号，然后通过数字信号处理器进行数字处理、分析、传输、存储等过程的技术。

数字化信号处理系统由三个基本部分组成：信号采集设备、数字信号处理单元和数字信号输出设备。

信号采集设备包括模拟滤波器、模拟前端电路、ADC（模拟-数字转换器）等部分。

ADC是数字化信号处理系统的核心之一，它将模拟信号转换成数字信号，然后将其传给数字信号处理器。

数字信号处理器又可以分为DSP和FPGA两个部分。

DSP是数字信号处理器中较常见的一种芯片，它采用高速运算功能单元和专门的算法解释器来实现快速、高效的数字信号处理。

FPGA则更多用在数字信号的逻辑实现和调度方面。

它采用硬件描述语言编写程序，并将运算资源进行逻辑连接，以实现功能的高度定制性和并行性。

数字信号输出设备包括DAC（数字-模拟转换器）、模拟滤波器、调制器等。

它的主要作用是将处理后的数字信号转换成模拟信号输出给外界。

二、数字化信号处理系统的应用领域数字化信号处理技术已经得到广泛应用，包括但不限于以下领域：1. 通信系统：数字化信号处理技术广泛用于手机、网络通信、卫星通信、无线电通信等领域，以提高语音、图像等信息的传输效率和质量。

2. 控制系统：数字化信号处理技术在飞行控制、电力控制、轨道交通等自动化控制系统中应用广泛，以实现对复杂系统的高效监控和控制。

3. 图像处理：数字化图像处理技术应用于图像处理、视频处理等领域，是计算机视觉、虚拟现实等技术的基础。

基于FPGA的视频图像处理技术

2015年暑期实践报告——基于FPGA的视频图像处理技术1 课题背景人类接收的信息中约有70%来自视觉，周围景物在人眼视网膜上的映射是人类最有效、最重要的信息交流方式。

视频具有确切、直观、具体生动、真实和高效的特点。

随着计算机软硬件技术和电子技术的飞速发展，视频图像技术也得到了迅速的发展。

视频图像在商业、工业、军用以及民用领域内得到了广泛的应用，例如，监控系统、电视会议、多媒体通信、数字娱乐、可视电话等。

在视频应用系统的各个环节中，如采集、传送、转换和显示等，不可避免的造成图像质量的下降。

例如，在摄影时由于外界环境的影响如光照过强或不足，将会使图像过亮或过暗；光学系统由于电子设备等各种原因产生的失真、大气的流动等将会使图像变得模糊；信道的传输以及系统的硬件将会引入不同种类的噪声等。

这些问题不仅影响我们的视觉效果，而且对后续的处理带来了麻烦，如视频图像的存储、传输、跟踪与识别等。

因此图像处理技术相应产生了，对图像进行相应的处理和加工来满足人们的视觉要求和后续的应用需求。

由于视频图像处理技术要求对图像进行实时的数据采集、压缩处理、可靠传输和显示，整个过程对实时性的要求提到了一个很高的水平。

再者，视频图像往往数据量很大，对其进行处理会占用很多系统资源，如果处理器处理能力差会对图像的实时性传输造成很大影响，并且也会影响图像的质量。

为此，整个系统对处理器运算能力和数据的实时性优先考虑。

当前，DSP(数字信号处理器)或者FPGA(现场可编程门阵列)常作为视频图像处理的核心处理单元。

但是由于DSP 本身的一些特性，使其不宜在此视频图像处理上得到广泛应用。

这包括DSP的指令执行采用速度相对较慢的串行通信形式，并且相对固定化的运算操作模块很难完全满足如此全面的需求。

因此在设计时选取了运行速度更快、设计更加灵活的FPGA控制芯片。

除此之外FPGA还具有开发周期相对较短，系统维护和扩展容易，对信号实时处理能力强，这些特征都可显著提高视频图像数据处理的速度，满足对系统实时性的要求。

基于DSP+FPGA的双通道实时图像处理系统设计

总第169期2008年第7期舰船电子工程S hi p E lectronic Engineering V ol .28N o .7 75 基于DS P +FPGA 的双通道实时图像处理系统设计3干　戈(华中光电技术研究所　武汉　430074)摘　要　采用基于D S P +FPGA 的线性流水阵列结构实现视频图像的实时处理,其中D SP 作为系统对视频图像数据进行处理的核心,现场可编程门阵列FPGA 完成对采集的视频图像数据的预处理和交互实现了双通道视频图像的处理和目标提取的视频数字图像处理,介绍该视频图像处理系统的硬件组成、工作原理和视频跟踪算法的应用。

关键词　双通道;数字图像处理;TM S320DM 642;FPGA 中图分类号　T P391.41D esign and I mp lem entation of 2-Channel D ig ital I m age ProcessingSyste m Based on DSP +FPGA A r ch itectureG an G e(H uazhong Instit ute of E lec tro -O p tics,W uhan 430074)A b s tra c t The rea l -ti m e digital i m age p rocessing system a re p resented based on D SP +FPGA architecture .The real -ti m e digita l i m age process DS P (digita l signal processor )syste m is discussed ,w hich is high -speed i nte lligent and p rogramm a 2ble .I m age preprocessing and da t a transfe r a re achi eved by f i e ld p rogramm able ga t e a rray FPGA.It proved to be a re liable and ef 2fective for the request of system basicall y .Ke y w o rd s 2-channel ,d i gital i m age p rocess ,T M S320DM 642,FPGA C l a s s N um be r TP391.411　引言实时图像处理技术在过去的十年时间里得到了突飞猛进的发展,为目标跟踪、自动导航、安全监控、公共交通管理等应用领域提供了有效可靠的技术保证和高性价比的解决方案[1]。

基于FPGA的并行DSP芯片实时图像编码平台

摘要：
每条总线也本文提出了一种采用链路口互联技术的改进共享存储并行ＤＳＰ系统，４ＢＧ每秒的数据传输速率，Ｇ每秒的速率，也就是说四条总以及基于ＦＧ的多ＤＳＰＡＰ实时图像编码平台的结构。实践证明该系统提供１Ｂ
具有较好的高分辨率视频实时编解码功能。
ＡＳ —Ｓ０ＳＤＰＴ２１芯片是Ａ公司在ＤＩ
Ｔ２１Ｓ０Ｓ均支持这两种并行处理器结构。常见的共享存储并行ＤＰ系统结构如Ｓ
图Ｉ所示。
共享存储并行ＤＳＰ系统的优势：
也需要提高，尤其是要求实时图像压２０年推出的一款芯片，０４具有６００ＭＨｚ由于它采用共享存储结构，所以比较其次，共享总线节省了缩编码时，单片ＤＳ无法胜任这样的工的时钟频率，１６ｎＰ．７ｓ的指令周期。节省存储资源。
维普资讯
ＩＡｐｌａｉｎＣｐｉｔｓｃｏ
时改进了上述缺点。
称的结构有利于ＰＢＣ的合理布线。所有线开关，使得两个ＤＰＳ簇可以 “ 乒乓” ＤＰＳ的数据、地址以及控制信号等均通读取和处理连续不断输入的待处理信
Ｐ— Ｓ芯片通过外部口２总线资源，可以提高系统的资源使用作，即使是专用芯片也无法达到相应ＡＤＳＴＳ０１
最后，也是最主要的，采用主从它）：Ｌｎｏｔ两率。１ｓ的要求。近十年来ＤＰＳ技术飞速发展，（ｘｅｎｌｏｔＥｔｒａＰｒ和链路１（ｉｋＰｒ）
线总共提供４８Ｇ．Ｂ每秒的处理器间通７
信带宽。

DSP+FPGA结构图像处理系统的FPGA动态配置

间实现尽量多的功能，同时减少元器件数量和增加系统的灵活性。
关键词：数字信号处理器；大规模可编程逻辑器件；ＣＰＬＤ；从并配置；加载
中图分类号：ＴＰ３０２．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — ６２９Ｘ（２０１４）０３ — ００４２ — ０４
陈春宁
（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）
摘要：文中先介绍了Ｘｉｌｉｎｘ公司ＦＰＧＡ从并配置模式的工作原理，随后介绍在实际的工程项目中，利用项目自身的数字
Ｖ５ｓｅｉｅｒｓＦＰＧＡｍｏｅｒＭｖｎｃａｄｅｃｏｎｉｇｆｕｒａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｉｏｔｎ —ＤＳＰｎｄａＣＰＬＤｃｏｏｐｅｒａｉｔｏｎ，ｔＯｃｏｍｐｌｅｔｅｈｅｔｓｌａｖｅＳｅｌｅｃｔＭＡＰｃｏｎｉｆｇｕｒａｉｔｏｎｏｆｄｉｇｉｔｌ —ｉａｍａｇｅ — ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＩｎｖｉｅｗｏｆｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｉｇｆｕｒａｉｔｏｎｏｆＦＰＧＡ，ｔｈｅｐｒｏｃｄｕｅｒｅｎｄａｅａｒｌｉｚａｔｉｏｎｓｔｅｐｓａｌｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｗｏａｓｐｅｃｔｏｆｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｎｄａｓｏｆｔｗａｒｅｒｅｌｉａｚａｉｏｔｎ．ｈｅＴａｄｖｎｔａａｇｅｏｆｈｅｔｗａｙｏｆＦＰＧＡｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｉｆｇｕｒａｉｔｏｎｉｓｔＯｕｓｅｅｓｒｏｕｒｃｅｏｆｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｈｅｔｓｐａｃｅｏｆｌｅｓｓａｓｆｒａａｓｐｏｓｓｉｂｌｅｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｆｕｎｃｉｔｏｎｏｆａｓｍｕｃｈａｓｐｏｓｓｉｂｌｅ，ａｔｈｅｔｓａｍｅｔｉｍｅ，ｈｅｗａｔｙＣａｌｌｒｅｄｕｃｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｎｄａｉｎｃｅａｒｓｅｌｆｅｘｉｂｌｅｏｆｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＳＰ；ＦＰＧＡ；ＣＰＬＤ；ｓｌａｖｅＳｅｌｅｃｔＭＡＰ；Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ