基于DSP+FPGA架构视频处理系统设计及其实现

数字视频和图像信号技术的研究，已历经半个世纪，在理论和工程上都取得了很多成果。 视频信号的研究和处理是当前信号处理的研究重点，本论文介绍了以TI高性能DSP(TMS320C6416)为核心处理器的视频实时图像处理系统的设计原理与组成，并基于DSP+FPGA架构实现了该视频处理系统。系统中DSP承担核心的视频图像处理任务，而FPGA则作为视频采集单元，预处理单元以及视频显示单元。DSP与FPGA的无缝接口带来了480MB／s的高数据吞吐量，合理利用了系统的带宽资源。DSP与FPGA之间加上总线开关，使系统在总线隔离状态下成为双核系统。双核系统的成功运作为系统完成更复杂的算法奠定了基础。系统DSP部分巧妙利用EDMA传输链机制，在无需CPU干预的情况下，完成了视频数据从FPGA到L2的缓冲加载；在合理支配L2资源的基础上，实现了目标识别的快速搜索程序；并最终完成了处理程序的Flash烧写，实现了代码从Flash到L2的二次bootloader。系统FPGA部分的SDRAM控制器出色完成了FPGA内存的管理；编解码控制器用于编解码芯片的配置；视频预处理模块实现帧差算法用于自动获取目标模板；PS／2控制器实现了鼠标的驱动；FIFO控制器合理解决了模块间时钟带宽的不匹配问题，实现视频数据的多路缓存；OSD视频叠加模块提供了人机交互，完成了处理结果的最终显示。 系统从视频采集、处理到视频显示的整个过程分别由DSP与FPGA来协同承担，充分考虑了它们各自优缺点，使系统在满足实时性的同时，结构灵活，有较强的通用性，系统功能便于改进和扩展。系统从最初的构思就着眼于工业级以上应用，并最终以性价比非常高的芯片组整合成一套工业级的解决方案。