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实时图像处理器的软硬件设计与实现

作　者: 冯晓亮
导　师: 盛卫星
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 图像处理数字信号处理视频信号传输图像压缩
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着数字图像处理技术、IP网络技术的发展，实时图像处理系统在日常生活、军事、工业和医疗等许多领域得到了广泛的应用。实时图像处理器的硬件实现是进行实时图像处理和网络传输的前提，是视频图像产品的核心部分，也是视频图像处理算法研究与开发的基础。本论文围绕实时图像处理器的软硬件设计与实现，开展了以下研究工作：1．提出了一个实时图像处理器硬件实现方案，该方案以数字媒体处理器TMS320DM642为核心，以Xilinx 100万门FPGA为辅助处理器，具有较强的图像实时处理能力，具有4路视频输入端口和1路多制式视频输出端口，具有以太网接口、PCI接口、4个UART串行通信接口，功能较强。2．完成了实时图像处理器的原理图设计、印制电路板设计和硬件的安装、调试。在印制电路板设计中，应用信号完整性分析的理论，对高速电路的布局、布线进行了优化设计，保证了硬件电路的高速性能。3．应用DSP／BIOS嵌入式操作系统、CSL芯片支持库和视频设备驱动程序完成了各功能模块的软件编程和调试、测试。测试结果表明各功能模块都能正常工作，验证了软、硬件设计的正确性。4．应用TI的DSP软件开发程序参考框架完成了JPEG 2000图像压缩算法软件的编程与调试，实现了压缩图像的以太网传输功能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 研究背景  7
  1.2 国内外发展现状  7-10
  1.3 本文的主要工作与内容安排  10-12
2 实时图像处理器的硬件设计  12-38
  2.1 系统的设计目标  12
  2.2 系统硬件设计的总体方案  12-14
  2.3 系统硬件各部分电路的设计  14-33
    2.3.1 媒体处理器DM642内部结构  14-17
      2.3.1.1 DM642的CPU结构  14-15
      2.3.1.2 DM642的存储器结构  15
      2.3.1.3 DM642的EDMA控制器  15-16
      2.3.1.4 DM642的片内外设  16-17
    2.3.2 视频输入输出模块  17-21
      2.3.2.1 DM642视频端口介绍  17-19
      2.3.2.2 视频采集通道接口设计  19-20
      2.3.2.3 视频显示通道接口设计  20-21
      2.3.2.4 DM642的12C模块  21
    2.3.3 DM642外部存储空间的分配  21-27
      2.3.3.1 DM642的外部存储器接口EMIF  22-23
      2.3.3.2 外部CEO空间SDRAM接口设计  23-24
      2.3.3.3 外部CE1空间Flash接口设计  24-26
      2.3.3.4 外部CE2空间UART串口通信模块设计  26-27
      2.3.3.5 FPGA寄存器端口  27
    2.3.4 PCI/HPI/以太网接口模块  27-32
      2.3.4.1 PCI/HPI接口设计  27-30
      2.3.4.2 以太网接口设计  30-32
    2.3.5 FPGA部分  32
    2.3.6 系统组成的电源部分  32-33
  2.4 实时图像处理器的印制板图设计  33-38
    2.4.1 高速电路设计中的信号完整性分析SI  34-35
    2.4.2 信号完整性分析工具  35-36
    2.4.3 本系统设计中为保持信号完整性采取的措施  36-38
3 实时图像处理器的硬件调试与测试  38-59
  3.1 实时图像处理系统的软件开发平台  38-41
    3.1.1 CCS集成开发环境  38
    3.1.2 DSP/BIOS嵌入式实时多任务操作系统  38-41
      3.1.2.1 DSP/BIOS实时多任务操作系统简介  38-39
      3.1.2.2 DSP/BIOS应用程序的开发流程  39
      3.1.2.3 DSP/BIOS应用程序的启动序列  39-40
      3.1.2.4 DSP/BIOS的多任务调度  40-41
    3.1.3 片级支持库CSL  41
    3.1.4 DDK设备驱动程序开发包  41
  3.2 实时图像处理系统的各个模块调试与测试  41-59
    3.2.1 DM642初始化设置  42-45
    3.2.2 DM642存储器读写  45-46
    3.2.3 视频设备软硬件调试  46-52
      3.2.3.1 视频设备驱动程序模型  46-47
      3.2.3.2 视频设备迷你驱动程序的设计  47-50
      3.2.3.3 编写测试程序与观察结果  50-52
    3.2.4 串口通信模块调试  52
    3.2.5 网口通信模块调试  52-54
    3.2.6 PCI接口测试  54-55
    3.2.7 Flash程序加载  55-59
4 基于JPEG 2000的图像压缩及其以太网传输  59-67
  4.1 JPEG 2000图像压缩标准  59-62
    4.1.1 JPEG 2000图像压缩标准介绍  59-60
    4.1.2 JPEG 2000核心编解码模块与过程  60-62
  4.2 JPEG2网络摄像机实现的程序流程  62-64
  4.3 程序测试与结果  64-67
5 结束语  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-70

实时图像处理器的软硬件设计与实现

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