一種圖像處理系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種圖像處理系統(tǒng)，屬于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：目前，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)通信及嵌入式技術(shù)的發(fā)展，圖像采集系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于生物特征識別、數(shù)字信號處理等多個領(lǐng)域中。圖像信號作為圖像采集系統(tǒng)中的輸入源，是通信信息系統(tǒng)研究的關(guān)鍵問題之一。傳統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)大都依靠計算機的軟硬件來實現(xiàn)。然而，這種計算機參與的系統(tǒng)應(yīng)用場合受到很大限制，難以在工業(yè)或軍事等復(fù)雜環(huán)境下靈活運用。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明目的是提供一種實現(xiàn)了無PC參與，具備比ARM等其他嵌入式系統(tǒng)更高的計算運算效率，具有低功耗、低成本、高可靠性和可擴展性強的圖像處理系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種圖像處理系統(tǒng)，由算法處理核心DSP芯片、圖像采集傳感器、邏輯轉(zhuǎn)換芯片和圖像存儲器組成，當(dāng)進行圖像信號采集時，算法處理核心DSP芯片利用I2C總線對圖像采集傳感器進行初始化設(shè)置，圖像采集傳感器完成圖像的攝取和A/D變換并按照設(shè)置的格式輸出圖像數(shù)據(jù)信息，算法處理核心DSP芯片讀取經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換芯片進行邏輯變換的圖像數(shù)據(jù)信號，并將它們存儲到圖像存儲器中。進一步的，所述算法處理核心DSP芯片為TMS320VC5509。進一步的，所述圖像采集傳感器為OV7620。進一步的，所述邏輯轉(zhuǎn)換芯片為CPLDEPM7032。進一步的，所述圖像存儲器為SDRAM。本系統(tǒng)對基于DSP的嵌入式圖像采集系統(tǒng)設(shè)計進行研究，提出了以TIDSPC5000為算法處理核心、AVR單片機負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制和管理、CMOS傳感器采集圖像信號源、CPLD作為信號轉(zhuǎn)換模塊及SDRAM為存儲單元的設(shè)計方案。本發(fā)明技術(shù)效果主要體現(xiàn)在以下方面：實現(xiàn)了無PC參與的圖像信號的便攜式實時采集和存儲，數(shù)字信號處理DSP采用哈佛架構(gòu)，具備比ARM等其他嵌入式系統(tǒng)更高的計算運算效率。基于此方法實現(xiàn)的圖像處理系統(tǒng)具有低功耗、低成本、高可靠性、可擴展性強等優(yōu)點。在大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)+背景下，具有寬廣的應(yīng)用場景。附圖說明圖1為本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)的整體框圖；圖2為本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)的SCCB寫寄存器的流程圖；圖3為本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)的圖像采集傳感器的工作時序圖；圖4為本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)的邏輯轉(zhuǎn)換芯片的邏輯變換電路圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解和掌握。參閱圖1所示，本系統(tǒng)主要由算法處理核心DSP芯片TMS320VC5509、圖像采集傳感器OV7620、邏輯轉(zhuǎn)換芯片CPLDEPM7032和圖像存儲器MICRON公司的SDRAMMT48LC4M16A2TG組成，當(dāng)進行圖像信號采集時，算法處理核心DSP利用I2C總線對CMOS傳感器OV7620進行初始化設(shè)置，OV7620完成圖像的攝取和A/D變換并按照設(shè)置的格式輸出圖像數(shù)據(jù)信。DSP讀取經(jīng)過CPLD進行邏輯變換的圖像數(shù)據(jù)信號，并將它們存儲到SDRAM中。DSP及OV7620的初始化配置：DSP及OV7620需要先進行初始化配置，以確定圖像采集傳感器的工作模式、窗口大小、掃描方式、輸出數(shù)據(jù)格式等。這些參數(shù)是通過TMS320VC5509利用自帶的I2C模塊對OV7620上的SCCB接口進行配置完成的。DSP對OV7620進行初始化配置只需SCCB寫寄存器，SCCB寫寄存器的流程圖如圖2所示設(shè)置TMS320VC5509的I2C模塊為主設(shè)備，地址為0000H，OV7620作為從設(shè)備，SlaveaddressW地址為48H。DSP工作時鐘為144MHz，7位地址工作模式，傳輸速率為200kb/s。利用I2C總線對OV7620配置之前，需要先對DSP的I2C模塊進行初始化。I2C初始化結(jié)構(gòu)如下：I2C_InitInit={0,/*7位尋址模式*/0x0000,/*自身地址*/144,/*工作時鐘MHz*/200,/*信息傳遞速率(10~500kb/s)*/0,/*接受或發(fā)送的位或字節(jié)數(shù)*/0,/*數(shù)字回環(huán)模式*/1,/*自由操作模式*/}調(diào)用初始化函數(shù)初始化I2C模塊I2C_setup(&Init)。編寫SCCB寫寄存器程序時需要注意的是，雖然OV7620的SlaveaddressW地址為48H，但是在CCS中設(shè)置的從設(shè)備地址是不包含讀寫位的7位地址。因此，在CCS下從地址應(yīng)該設(shè)置為24H。DSP的I2C模塊初始化后，同樣，可以利用CCS的芯片支持庫實現(xiàn)OV7620的配置。由于OV7620接收I2C總線發(fā)送的多個數(shù)據(jù)時，其子地址遞增，因此在發(fā)送數(shù)據(jù)組里，第一個數(shù)據(jù)是子地址，后面依次是發(fā)送到該子地址及后面子地址的數(shù)據(jù)值。Uint16Config[25]={01,17,39,36,1,4,1,3,100,152,60,188,0,127,162,162,162,0,128,128,0,8,74,226,226,36};調(diào)用向I2C模塊寫入發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)。I2C_write(Config,25,1,0x24,1,30000);其中，第一個參數(shù)是指向要發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組的指針，第二個參數(shù)是發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，第三個參數(shù)表示主從模式(0為從模式，1為主模式)，第四個參數(shù)是傳輸模式(1為起始+地址+數(shù)據(jù)(多個)+結(jié)束)，第五個參數(shù)定義超時時間。CPLD邏輯變換設(shè)計：OV7620是OmniVision公司生產(chǎn)的一款高集成度的高分辨率(640×480)逐行/隔行掃描CMOS數(shù)字彩色/黑白視頻攝像芯片。圖3為0V7620的工作時序。其中PCLK為圖像傳感器的像素時鐘，Y信號為8位亮度信號，UV為8位色度信號，VSYNC為場同步信號，HREF為行同步信號，F(xiàn)ODD為奇偶場信號。圖像采集的一個關(guān)鍵問題是解決DSP讀取并存儲OV7620采集的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)OV7620的工作時序可知，PCLK像素時鐘、VSYNC場同步信號、HREF行同步信號以及FODD奇偶場信號，都是上升沿觸發(fā)有效信號。因此，需要設(shè)計一個合理的邏輯變換系統(tǒng)來實現(xiàn)。不妨設(shè)計兩路控制信號接入DSP，設(shè)計兩個中斷子程序來實現(xiàn)采集。假設(shè)，INT1和INT2為兩個中斷子程序，分別用來接收VSYNC為場同步信號和HREF行同步信號。DSP的外部中斷為下降沿有效，結(jié)合OV7620的工作時序，可以設(shè)計兩個外部中斷的邏輯函數(shù)。（1）（2）根據(jù)邏輯函數(shù)，可得真值表。INT1與VSYNC之間的關(guān)系可以用真值表1所示。表1INT1與VSYNC的真值表VSYNCINT10110INT2與PCLK、HREF之間的關(guān)系可以用真值表2所示。表2INT2與PCLKHREF的真值表PCLKHREFINT2001011101110根據(jù)邏輯函數(shù)和真值表，進而可以設(shè)計出用于實現(xiàn)OV7620和TMS320VC5509之間信號變換的邏輯電路圖，如圖4所示。經(jīng)過CPLDEPM7032的邏輯信號變換后，OV7620輸出的圖像數(shù)據(jù)控制信號PCLK、HREF和VSYNC轉(zhuǎn)變?yōu)榉峡捎行в|發(fā)DSP外部中斷的邏輯信號。這樣，就為DSPTMS320VC5509實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的讀取與存儲提供了硬件基礎(chǔ)。圖像采集和存儲中斷程序設(shè)計OV7620采集輸出的控制信號和數(shù)據(jù)信號經(jīng)過CPLD邏輯變換后，能夠產(chǎn)生兩個有效觸發(fā)DSP中斷的信號INT1和INT2。其中INT1是由場同步信號經(jīng)過非邏輯門運算產(chǎn)生，而INT2是由像素時鐘PCLK和行同步信號HREF經(jīng)過與非門邏輯運算產(chǎn)生。因此，可以設(shè)計INT2中斷子程序的功能為讀取存儲每行圖像數(shù)據(jù)。INT1信號在場同步信號VSYNC的每個上升沿觸發(fā)一次中斷，也就是說，每發(fā)生一次INT1中斷就采集一場圖像數(shù)據(jù)。INT1和INT2中斷服務(wù)程序的關(guān)鍵代碼：interruptvoidVSYNC(void){*(volatileunsignedint*)IER1=0x0000;//外部中斷1禁止flag=flag+1;if(flag>1)*(volatileunsignedint*)IER0=0x0008;//外部中斷2使能else*(volatileunsignedint*)IER1=0x0001;//外部中斷1禁止}interruptvoidPCLK(void){*(volatileunsignedint*)IER0=0x0000;//外部中斷2禁止image_address[i]=((*image_origine)&0x00ff);//存儲每個像素圖像數(shù)據(jù)i=i+1;*(volatileunsignedint*)IER0=0x0008;//外部中斷2使能if(i>61439){asm("bsetintm");FLAG=1;*(volatileunsignedint*)IER0=0x0000;//外部中斷2禁止}}需要注意的是，中斷程序的設(shè)計中，每次進去中斷服務(wù)程序時都需要先禁止該外部中斷使能，避免重復(fù)響應(yīng)中斷。同時，在完成中斷程序的功能之后退出中斷子程序之前應(yīng)重新開啟該中斷服務(wù)程序使能，等待下一次中斷。本發(fā)明技術(shù)效果主要體現(xiàn)在以下方面：實現(xiàn)了無PC參與的圖像信號的便攜式實時采集和存儲，數(shù)字信號處理DSP采用哈佛架構(gòu)，具備比ARM等其他嵌入式系統(tǒng)更高的計算運算效率。基于此方法實現(xiàn)的圖像處理系統(tǒng)具有低功耗、低成本、高可靠性、可擴展性強等優(yōu)點。在大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)+背景下，具有寬廣的應(yīng)用場景。當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的典型實例，除此之外，本發(fā)明還可以有其它多種具體實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1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