由DSP构成的红外线实时监视报警系统
时间：11-27
来源：互联网
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2.1 系统主要电路
2.1.1 DSP与上位机的连线
DSP与上位机连线图如图5所示,C6201由主机口HPI通过PLX公司的PCI9052与上位机连接。C6201的HPI是一个16位宽度的并行端口,上位机掌握该接口的主控权。通过它可以直接访问CPU存储空间,还可以直接访问DMA辅助通道,以完成HPI对存储空间的访问。主机和CPU都可以对HPI控制寄存器(HPIC)进行访问,主机方还可以访问HPI地址寄存器(HPIA)、HPI数据寄存器(HPID)以及C6201的存储映射的外围设备。HPI与CPU存储空间的互连是通过DMA控制器实现的。它们借助专门的地址和数据寄存器,通过DMA辅助通道,完成HPI对存储空间的访问。PCI9052是PLX公司的低成本PCI接口芯片,它支持PCI2.1协议,在33MHz的总线时钟频率下峰值传输速率可达132MHzps,改善了数据传输的“瓶颈”问题,而且还不会浪费资源,同时还可以实现资源的自动配置。因为C6201的I/O工作电压为3.3V,PCI9052工作电压为5V,为了使电平匹配,必需通过SN74CBTD3384进行电平转换。SN74CBTD3384是TI公司的10位双向总线转换器,其输入、输出引脚一一对应,分别排在芯片的二侧,图5中共用了3片SN74CBTD3384。NM93CS46是PLX公司的串行E2PROM,它用于加载PCI9052的配置信息,并按一定的顺序存放PCI9052的设备号(DID)、供应号(SID)、供应商号(VID)、子设备号(SDID)、子供应商代号(SVID)、PCI总线与局部总线之间的地址空间映射关系、片选取地址、控制位、状态位及其他杂项配置等。用MAX706作为硬件看门狗电路,在系统“死机”或程序“跑飞”时使系统能够自动复位,以避免系统瘫痪。
2.1.2 DSP与外部存储器电路的连线
TMS320C6201的EMIF是外部存储器与DSP的接口,CPU访问外部存储器时必须通过EMIF。本系统采用同步动态型64Mb的SDRAM,DSP与SDRAM的接口如图6所示,DSP与16位的ROM接口如图7所示(其他电路略)。
2.2 软件设计及算法分析
由于C6201的指令集较简单,完成DSP算法中的一些指令(如乘、加、循环等)需要循环体,使程序设计复杂,所以软件设计采用了软件流水线技术,并利用C6201的8个功能单元,让程序并行运行。因系统对实时性要求高,故CPU采用了中断工作方式。主程序对硬件初始化后,则等待中断。中断服务程序主要完成数据的采集与识别工作。系统中断脉冲时间约为几毫秒,但中断处理程序必须在这个时间内完成(C6201能保证在短时间内完成相关函数、FFT等复杂的运算)。
为保证系统的准确性、减少误报率,本系统采用了识别算法。其思路是:由于被检测物体经过且完全阻断某个光电开关至少要有几十到几百毫秒的时间,因而光电开关信号会在连续的数个周期中存在,且它们的函数有很强的自相关性。但微处理器可以对信号进行多次采样,加以分析计算,以减少漏报率。
软件由二大部分组成:一是运行在DSP内的系统监控程序,二是运行在上位机的图形界面用户程序。前者的实时性很强,故采用TMS320C6201汇编语言编写,经汇编、链接、调试后将目标代码通过JTAG口下载到DSP内。它的主要功能:(1)系统初始化。完成ROM、RAM、中断以及定时器等外设初始化设置。(2)定时采样。将采集的数据经滤波处理后存入数据RAM中。(3)对数据作FFT运算。根据选择好的参数配置控制端口的工作等(限于篇幅,具体程序不作介绍)。
3 结束语
本DSP系统的开发是在ICETEK/EVM-AD40M高速采集板背板系统上进行的,选用的是TI公司的原装TMS320C6201EVM处理板,十分方便。而且由于利用了DSP硬件结构更适合作数据处理的特点,使程序用较少的时间就能完成比较复杂的运算,加之采用的并行技术、先进的数据分析算法和优化的编程方法,使得其在报警的速度和准确度方面得到了保证。该系统具有误报率及漏报率低、时效性和实时性强的特点,己被做成产品,在一些超市、银行、高级饭店、交通管理以及智能大厦等场所被使用,效果良好,其应用前景十分看好。
2.1.1 DSP与上位机的连线
DSP与上位机连线图如图5所示,C6201由主机口HPI通过PLX公司的PCI9052与上位机连接。C6201的HPI是一个16位宽度的并行端口,上位机掌握该接口的主控权。通过它可以直接访问CPU存储空间,还可以直接访问DMA辅助通道,以完成HPI对存储空间的访问。主机和CPU都可以对HPI控制寄存器(HPIC)进行访问,主机方还可以访问HPI地址寄存器(HPIA)、HPI数据寄存器(HPID)以及C6201的存储映射的外围设备。HPI与CPU存储空间的互连是通过DMA控制器实现的。它们借助专门的地址和数据寄存器,通过DMA辅助通道,完成HPI对存储空间的访问。PCI9052是PLX公司的低成本PCI接口芯片,它支持PCI2.1协议,在33MHz的总线时钟频率下峰值传输速率可达132MHzps,改善了数据传输的“瓶颈”问题,而且还不会浪费资源,同时还可以实现资源的自动配置。因为C6201的I/O工作电压为3.3V,PCI9052工作电压为5V,为了使电平匹配,必需通过SN74CBTD3384进行电平转换。SN74CBTD3384是TI公司的10位双向总线转换器,其输入、输出引脚一一对应,分别排在芯片的二侧,图5中共用了3片SN74CBTD3384。NM93CS46是PLX公司的串行E2PROM,它用于加载PCI9052的配置信息,并按一定的顺序存放PCI9052的设备号(DID)、供应号(SID)、供应商号(VID)、子设备号(SDID)、子供应商代号(SVID)、PCI总线与局部总线之间的地址空间映射关系、片选取地址、控制位、状态位及其他杂项配置等。用MAX706作为硬件看门狗电路,在系统“死机”或程序“跑飞”时使系统能够自动复位,以避免系统瘫痪。
2.1.2 DSP与外部存储器电路的连线
TMS320C6201的EMIF是外部存储器与DSP的接口,CPU访问外部存储器时必须通过EMIF。本系统采用同步动态型64Mb的SDRAM,DSP与SDRAM的接口如图6所示,DSP与16位的ROM接口如图7所示(其他电路略)。
2.2 软件设计及算法分析
由于C6201的指令集较简单,完成DSP算法中的一些指令(如乘、加、循环等)需要循环体,使程序设计复杂,所以软件设计采用了软件流水线技术,并利用C6201的8个功能单元,让程序并行运行。因系统对实时性要求高,故CPU采用了中断工作方式。主程序对硬件初始化后,则等待中断。中断服务程序主要完成数据的采集与识别工作。系统中断脉冲时间约为几毫秒,但中断处理程序必须在这个时间内完成(C6201能保证在短时间内完成相关函数、FFT等复杂的运算)。
为保证系统的准确性、减少误报率,本系统采用了识别算法。其思路是:由于被检测物体经过且完全阻断某个光电开关至少要有几十到几百毫秒的时间,因而光电开关信号会在连续的数个周期中存在,且它们的函数有很强的自相关性。但微处理器可以对信号进行多次采样,加以分析计算,以减少漏报率。
软件由二大部分组成:一是运行在DSP内的系统监控程序,二是运行在上位机的图形界面用户程序。前者的实时性很强,故采用TMS320C6201汇编语言编写,经汇编、链接、调试后将目标代码通过JTAG口下载到DSP内。它的主要功能:(1)系统初始化。完成ROM、RAM、中断以及定时器等外设初始化设置。(2)定时采样。将采集的数据经滤波处理后存入数据RAM中。(3)对数据作FFT运算。根据选择好的参数配置控制端口的工作等(限于篇幅,具体程序不作介绍)。
3 结束语
本DSP系统的开发是在ICETEK/EVM-AD40M高速采集板背板系统上进行的,选用的是TI公司的原装TMS320C6201EVM处理板,十分方便。而且由于利用了DSP硬件结构更适合作数据处理的特点,使程序用较少的时间就能完成比较复杂的运算,加之采用的并行技术、先进的数据分析算法和优化的编程方法,使得其在报警的速度和准确度方面得到了保证。该系统具有误报率及漏报率低、时效性和实时性强的特点,己被做成产品,在一些超市、银行、高级饭店、交通管理以及智能大厦等场所被使用,效果良好,其应用前景十分看好。
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