基于DSP和CPLD的智能相机系统设计与研制

号判断是否为一帧图像到来，然后根据像素时钟和行信号产生地址，对图像进行缓存。当一幅图像缓存完毕后，向DSP发出图像缓存完毕信号。DSP在接到图像缓存完毕后，一方面，控制1048C继续对下一帧图像进行缓存，另一方面，对缓存完毕后的图像进行检测。

（三）、中央处理单元：

中央处理单元是系统的核心部分，它涉及到系统工作效率、稳定性等问题。在综合考虑系统的处理速度、数据量、控制复杂度、系统设计复杂性、算法复杂性以及系统成本等因素后，本文选用美国德州仪器公司（TI）生产的高速数字信号处理器TMS320VC5402作为中央处理器，其工作频率可以达到100MHz，指令运行可达100MIPS ，能满足通常数字信号处理的需要。

图4 中央处理单元结构简图

在系统设计时，对DSP程序进行了优化设计，其程序储存器采用Atmel 公司生产的FLASHFLASH AT29LV020 ，其大小为256K×8Bit，在运行时采用8Bit并行加载模式进行加载。同时考虑到要对处理结果进行实时显示，并考虑到显示过程，系统设计时采用了1M×8Bit的显示缓存。并将该缓存作为了系统的数据缓存器，在设计时将该部分缓存加在了显示控制部分，中央处理单元部分的结构如图4所示。

（四）、显示控制单元：

图像显示部分采用液晶显示屏来完成。液晶显示具有稳定可靠、功耗小、结构紧凑、显示内容丰富的特点，在嵌入式系统的开发设计中常用来作为人机界面并获得了广泛的应用。

在本系统中，要显示的是灰度位图，根据实际情况，图像的灰度级控制为256级，即8Bit。由于目前市场上没有能显示256灰度级的液晶屏，在系统设计时，采用了台湾元太公司生产的6.4’真彩色液晶屏PD064VT5，分辨率为640×480，刷新率为60Hz，其显示可达256K 色。在设计时，根据RGB到YUV的转换，将液晶屏的G通道和B通道并行接到了R通道上，实现了显示64级灰度图。驱动控制器由作者自行开发，其结构如图5所示。

图5 显示驱动控制单元

设计显示驱动控制电路时，控制和逻辑发生器、地址发生器单元仍采用1048C来实现，帧缓存器I和II的容量均为512K×8Bit。在显示时帧缓存器I和II是作为显示缓存来使用，在进行算法处理时，帧缓存器I和II则是作为数据缓存来使用。其逻辑控制均采用1048C来完成。

电源部分是系统中较重要的部分。整个系统采用线性电源供电。其中，传感器采用3.3V供电，CPLD1048C采用5V供电，DSP采用电源模块TPS767D301供电，液晶显示屏则采用5V和12V混合供电。这里不再详述。

3、系统实现：

在完成整个系统的设计后，我们对系统进行了实现，并将该智能相机系统应用在了纸品质量监测线上，主要完成纸品中瑕疵点或污渍点的检测。如发现纸品表面存在瑕疵，则给出纸品不合格信号。在图像处理算法并不复杂时，系统可以做到实时工作，到达30FPS。在添加一些较复杂的处理算法后，系统可以工作在15FPS，换算到工业生产速度为900个产品每分钟。这在一般的工业生产中，已经完全能满足生产需要了。图6给出了应用在检测线上后，检测出不合格纸品的一个典型例子：

（a）原始污渍图像 （b）检测算法处理结果

图6 检测结果

在检测结果中，给出了瑕疵或污渍点的大小和位置信息，并根据实际要求，给出该单个产品是否合格的信号。

4、结论：

智能相机是国内一门新兴的实时图像研究处理方向，它结合实时图像处理、微电子技术、传感器理论等多门学科，其设计和应用具有一定的难度和复杂性。但由于其具有广阔的应用前景，必将越来越受到人们的重视。

本文给出了一种较通用的智能相机的设计方案并实现了整个系统的硬件和软件设计，实践证明，该方案切实可行，按照该方案研制的相机系统工作速度快，性能稳定可靠，并已取得了实际应用。

参考文献：

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[7] 王