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基于DSP的嵌入式机器视觉系统研究

作　者: 韩宏克
导　师: 彭秀艳
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 系统工程
关键词: 机器视觉嵌入式 DSP 软件优化图像处理 CAN总线
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 249次
引　用: 6次
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内容摘要

机器视觉技术主要用于机器人轨迹跟踪,自治车辆的导航和自动焊接设备上对焊缝的跟踪。把机器视觉引入切割机的控制过程,可以提高切割机的智能和产品的高技术含量。此外在国防和航天等领域,机器视觉也具有相当重要的应用意义,如运动目标的自动跟踪与识别、自主战车导航、登月舱的自动着陆以及空间机器人的视觉控制等。针对视觉引导的工业机器人问题,提出了一种基于DSP的嵌入式机器视觉解决方案,与传统的“图像采集卡—PC—终端控制设备”模式的机器视觉系统相比,具有体积小、成本低、功耗低、实时性强、设计灵活等优点。介绍了本系统所选用的核心DSP处理器TMS320C6713的主要性能特点,并对机器视觉系统的硬件结构做了详细的说明,这其中主要包括DSP与视频解码器、图像数据缓存、SDRAM、Flash等外设之间的接口。给出了图像采集与处理系统的软件调试过程。对系统需要进行的有关图像处理算法进行分析介绍,并给出相应的处理结果。优化了系统的软件,主要方法包括采用QDMA传输降低CPU的负荷、采用软件流水技术、关键代码采用汇编改写等。提高了有关的图像分析处理速度,解决了系统实时性不能满足要求的难题。最后介绍了机器视觉系统的数据通讯手段—基于CAN总线的通讯模块,包括CAN总线协议的简要介绍以及CAN通讯模块的硬件结构与软件设计。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 本课题提出的背景及其意义  10-11
  1.2 机器人视觉系统概述  11-13
  1.3 嵌入式系统概述  13-16
  1.4 以DSP为核心处理器的嵌入式机器视觉系统的优越性  16-17
  1.5 本论文的主要工作  17-18
第2章基于TMS320C6713的图像采集与处理系统  18-39
  2.1 TMS320C6713  18-23
    2.1.1 TMS320C6713的CPU(DSP Core)架构  19-21
    2.1.2 TMS320C6713的集成外设  21-23
      2.1.2.1 TMS320C6713的EMIF  21-22
      2.1.2.2 TMS320C6713的EDMA  22
      2.1.2.3 TMS320C6713的接口资源  22-23
  2.2 视频图像采集与处理系统的硬件构成  23-28
    2.2.1 视频解码器及其外围电路  23-25
    2.2.2 高速缓存(FIFO)与DSP之间的接口电路设计  25-26
    2.2.3 图像数据存储器芯片及其接口电路  26-27
    2.2.4 程序固化存储器(FLASH)芯片及其接口电路  27-28
  2.3 视频图像采集与处理系统的软件调试  28-38
    2.3.1 DSP的软件开发环境  28-31
    2.3.2 一帧图像的采集程序  31-34
    2.3.3 DSP的bootload及FLASH烧写程序设计  34-38
      2.3.3.1 TMS320C6713 DSP的运行过程分析  34-35
      2.3.3.2 FLASH烧写程序的设计  35-37
      2.3.3.3 BootLoad程序设计  37-38
  2.4 本章小结  38-39
第3章 DSP的软件优化技术  39-57
  3.1 序言  39-41
  3.2 本系统采用的DSP软件优化技术  41-49
    3.2.1 利用QDMA方式进行大批量数据搬移  41-44
      3.2.1.1 TMS320C67x系列DSP的QDMA控制器主要特点  41-42
      3.2.1.2 QDMA的控制机制  42-44
    3.2.2 充分利用DSP片内的高速RAM  44-47
    3.2.3 使用软件流水技术  47-49
  3.3 有关图像处理算法的实现与软件优化  49-56
    3.3.1 图像中值滤波算法的实现与优化  49-53
    3.3.2 将c代码改为汇编代码  53-56
  3.4 本章小结  56-57
第4章机器视觉系统的CAN总线数据通信  57-73
  4.1 序言  57-62
    4.1.1 CAN总线的特点  57-58
    4.1.2 CAN总线协议简述  58-59
    4.1.3 CAN总线的报文传输与结构  59-62
  4.2 CAN总线通讯模块的硬件构成  62-65
  4.3 CAN总线通讯模块的软件调试  65-72
    4.3.1 图像传输的CAN通信软件调试  68-71
    4.3.2 控制信息传输的CAN通信软件调试  71-72
  4.4 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

基于DSP的嵌入式机器视觉系统研究

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