如何使用FPGA和DSP實(shí)現(xiàn)圖像多功能卡的設(shè)計(jì)

　　主要介紹基于FPGA實(shí)現(xiàn)多路模擬信號(hào)自適應(yīng)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要包括軟件和硬件兩部分：硬件主要采用FPGA芯片，AD7982—1，ADG406和運(yùn)放AD824來(lái)搭建硬件平臺(tái)；軟件包括FPGA程序和事后數(shù)據(jù)處理程序。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)8位量化方式克服了固定8位量化對(duì)信號(hào)采集精度的影響，目前已成功用于產(chǎn)品中。

　　圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，已經(jīng)在通信、航天航空、遙感遙測(cè)、生物醫(yī)學(xué)、軍事、信息安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖像處理特別是高分辨率圖像實(shí)時(shí)處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

　　本課題的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一種基于PCI總線，以FFGA為系統(tǒng)控制核心、TMS320DM642為CPU的可實(shí)時(shí)采集高分辨率視頻并迸行高速處理的圖像處理系統(tǒng)。主要從系統(tǒng)級(jí)別上描述了一種高分辨率圖像處理卡的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，重點(diǎn)研究了該視頻圖像處理卡中視頻采集、圖像增強(qiáng)和視頻數(shù)據(jù)傳輸。

　　本文首先介紹了本設(shè)計(jì)的背景和意義，提出本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)：基于FPGA和DSP的圖像多功能卡的設(shè)計(jì)。然后簡(jiǎn)要的介紹了本設(shè)計(jì)用到的圖像處理算法：圖像的預(yù)處理算法，分別介紹了圖像的去噪、銳化、色彩校正、校正和RGB到的轉(zhuǎn)換。

　　圖像采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成，是以數(shù)字信號(hào)處理器為核心，控制外國(guó)的A／D、D／A轉(zhuǎn)換器和外圍存儲(chǔ)器。本文對(duì)比了當(dāng)下流行的DSP芯片和FPGA芯片作為數(shù)字處理核心的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要，選用FPGA和DSP作為數(shù)字信號(hào)處理器；然后從單片容量，時(shí)鐘，體積，控制復(fù)雜度幾方面綜合考慮，選用SDRAM作為外圍存儲(chǔ)器；最后給出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。

　　圖像多功能卡的硬件設(shè)計(jì)主要分為輸入輸出電路設(shè)計(jì)、FPGA圍電路設(shè)計(jì)和DSP外圍電路設(shè)計(jì)。先對(duì)各主要芯片進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，然后分別給出了各部分電路的具體連接。

　　圖像多功能卡的程序設(shè)計(jì)是本文的重點(diǎn)。本課題的程序設(shè)計(jì)包括FPGA內(nèi)部程序和DSP內(nèi)部程序。FPGA的程序設(shè)計(jì)主要包括：AD采集控制模塊、SDRAM讀寫(xiě)控制模塊、圖像處理模塊以及系統(tǒng)的控制模塊；DSP的程序設(shè)計(jì)主要是完成I℃配置、數(shù)據(jù)通過(guò)PcI口傳輸?shù)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>上位機(jī)等功能。

　　最后介紹了硬件調(diào)試和FPGA程序的驗(yàn)證結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，作者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到了圖像的增強(qiáng)、壓縮的功能，在不壓縮的情況下，能夠?qū)D像實(shí)時(shí)的處理，并且本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分辨率和刷新率的自動(dòng)識(shí)別。