專利名稱：基于can總線的分布式dsp圖像處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖像處理技術(shù)廣泛應用于軍事、交通和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。當前圖像處理系統(tǒng)主要采用PC機和DSP兩種硬件系統(tǒng)，而DSP與PC機相比具有成本低、功耗小、運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢，因此在圖像處理領(lǐng)域具有更加廣泛的應用。使用單一的DSP進行多圖像目標的識別處理會出現(xiàn)資源緊張，從而影響實時性；并且單個DSP架構(gòu)若核心模塊故障會使整個系統(tǒng)崩潰。與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設(shè)計，CAN總線越來越受到人們的重視。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。CAN總線技術(shù)被廣泛地應用于汽車、工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面，而在圖像數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域應用較少。實際應用中，多個圖像模塊的通信往往使用串口傳送少量信息，各個圖像模塊資源不易整合利用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是單一 DSP圖像處理能力有限，而多個DSP進行圖像處理時資源不易于有效整合，提供一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，包括多個DSP圖像處理模塊，每個DSP圖像處理模塊上均置有CXD圖像傳感器，DSP圖像處理模塊通過CAN總線與ARM綜合處理板相連，ARM綜合處理板還與底層執(zhí)行顯示模塊和其他傳感器模塊相連。如上所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其中所述DSP圖像處理模塊的核心處理器采用TMS320DM642芯片，且DSP圖像處理模塊還包括與TMS320DM642芯片相連的視頻采集模塊、串行通信模塊和CAN總線模塊。如上所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其中所述TMS320DM642芯片通過64位的外部存儲器接口與SDRAM和FLASH連接。如上所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其中所述視頻采集模塊采用SAA7113視頻解碼芯片，且SAA7113視頻解碼芯片的數(shù)據(jù)輸出口 VPO接DSP芯片的VPO對應數(shù)據(jù)端口，LLC管腳接DSP芯片的VP0CLK0管腳作為VPO的同步時鐘。如上所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其中所述串行通信模塊采用TL16C752B通用異步收發(fā)器UART，包含兩路相互獨立的異步收發(fā)器，接收和發(fā)送各帶64-字節(jié)FIFO，并各自帶有Modem接口信號。如上所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其中所述CAN總線模塊采用獨立CAN控制器MCP2515實現(xiàn)CAN協(xié)議，其帶有兩個驗收屏蔽寄存器和六個驗收濾波寄存器；MCP2515芯片帶有SPI接口，將DSP芯片的McBSPl配置成SPI接口，DSP芯片作為主設(shè)備，MCP2515作為從設(shè)備。如上所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其中所述ARM綜合處理板采用三星s3c2440芯片，并配有64MB SDRAM和128MB NANDFLASH進行數(shù)據(jù)和程序的存儲，所述s3c2440芯片通過SPI接口外接MCP2515獨立CAN總線控制器進行CAN通訊，還外接了 Altera CPLD EPM7128進行電路的邏輯控制。本實用新型的有益效果是(I)該系統(tǒng)由若干TMS320DM642DSP圖像處理模塊和ARM綜合處理板組成。各個DSP圖像處理模塊進行不同的圖像處理任務，ARM綜合處理板進行綜合決策處理，各個子系統(tǒng)之間通過CAN總線進行通訊，從而實現(xiàn)了一種低成本、低功耗和高實時性和可靠性的分布式圖像處理系統(tǒng)。(2)本發(fā)明有效解決了單一 DSP模塊進行圖像處理時負擔過重，而多個DSP圖像模塊同時處理資源不易整合利用的問題，同時可以避免單個節(jié)點失效而使整個系統(tǒng)崩潰的危險，適合于多任務多目標的圖像處理系統(tǒng)。(3)每個圖像處理子系統(tǒng)和綜合處理系統(tǒng)是完全獨立的系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場的實際應用需求調(diào)整攝像頭和DSP模塊的位置，設(shè)計對應的圖像處理軟件系統(tǒng)，具有高度的靈活性和可擴展性。(4)通過CAN總線控制器實現(xiàn)了 DSP芯片之間以及DSP和其他嵌入式芯片之間的穩(wěn)定高效的通信，該技術(shù)適合于其他多處理器系統(tǒng)的構(gòu)建，同時可加入其他CAN總線設(shè)備。

圖I為本實用新型提供的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)圖；圖2為DSP圖像處理模塊結(jié)構(gòu)框圖；圖3為視頻采集模塊原理圖；圖4為CAN總線模塊框圖；圖5為ARM綜合處理模塊結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型提供的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)進行介紹如圖I所示，一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，包括多個DSP圖像處理模塊，每個DSP圖像處理模塊上均置有CXD圖像傳感器(即CXD攝像頭)，DSP圖像處理模塊通過CAN總線與ARM綜合處理板相連，ARM綜合處理板還與底層執(zhí)行顯示模塊和其他傳感器模塊相連。每個DSP圖像處理模塊都有一路視頻輸入接口，該接口接收NTSC/PAL制式的視頻信號，通過視頻解碼芯片將解碼后的視頻流送到DSP圖像處理模塊的視頻口。DSP圖像處理模塊可采用TMS320DM642型號芯片，該子系統(tǒng)具有4MX64的RAM和4M的FLASH。ARM綜合處理板接收各個DSP圖像處理模塊圖像處理的結(jié)果和其他傳感器信息并進行綜合處理和發(fā)送指令到擴展出的底層執(zhí)行顯示模塊。核心處理芯片可以采用三星s3c2440芯片，該芯片內(nèi)置了 ARM9內(nèi)核。該處理板配有64MB SDRAM和128MB NAND FLASH進行數(shù)據(jù)和程序的存儲。每個DSP圖像處理模塊和ARM綜合處理板上都有獨立CAN控制器MCP2515，該芯片通過SPI接口與TMS320DM642或s3c2440處理器通信。各個板子之間通過CAN總線組成通信網(wǎng)絡，使得各個子系統(tǒng)之間可以自由通信。此外，DSP圖像處理模塊和ARM綜合處理板都留有串口通信模塊作為備用通信接口，也可傳輸少量信息。ARM綜合處理板上還設(shè)計有Altera CPLD EPM7128芯片作為電路的邏輯控制和接口擴展，使系統(tǒng)有更好的冗余性。各個DSP圖像處理模塊根據(jù)需要對各個區(qū)域進行圖像采集，并分別進行相關(guān)的圖像處理，處理結(jié)果通過CAN總線傳送至ARM綜合處理板中，進行數(shù)據(jù)綜合分析和決策。DSP圖像處理模塊和ARM綜合處理板可根據(jù)需要方便的增減而對其他部分無影響，使系統(tǒng)具有較好的靈活性和可擴展性。此外，ARM綜合處理板也可以擴展傳感器模塊或顯示執(zhí)行模塊。如圖2所示，DSP圖像處理模塊的核心處理器采用TI C6000系列的TMS320DM642芯片，該芯片是是TI公司推出的針對多媒體處理領(lǐng)域應用的高性能32位定點DSP，它的工作主頻最高達720MHZ，具有8個并行運算單元，處理能力可達5760MIPS，采用高級超長指令字結(jié)構(gòu)和硬件流水機制，使其在一個指令周期能夠并行處理多條指令，從而加快了處理速度，這使得構(gòu)建小型實時化的視頻處理系統(tǒng)成為可能。 TMS320DM642通過64位的EMIF (外部存儲器接口)與SDRAM和FLASH連接，將4MX64的SDRAM作為圖像和程序的存儲空間。TMS320DM642的CEO子空間被配置為64-位SDRAM接口，分配給外擴的SDRAM使用。SDRAM的工作時鐘由TMS320DM642的ECLK0UT1提供，可配置為EMIF的ECLKIN或CPU時鐘/4或CPU時鐘/6，最高為133MHz。一般情況下，配置為ECLKIN，即133MHz。采用4MX8的FLASH存儲空間用來保存系統(tǒng)自啟動代碼以及系統(tǒng)程序代碼。將EMIF的CEl子空間配置為8-位異步靜態(tài)存儲器接口來接口 Flash的數(shù)據(jù)總線。DSP圖像處理模塊還包括以下模塊a.視頻采集模塊CCD圖像傳感器輸出PAL制式模擬信號，每幀圖像有576個行信號，每行有720個點。通過SAA7113視頻解碼芯片解碼后輸出BT. 656格式的視頻流，DM642的VP 口可以直接接收BT. 656格式的視頻。通過I2C接口配置SAA7113芯片的內(nèi)部寄存器。TMS320DM642共有三個視頻口，分別為VPO、VPI和VP2。其中VP2為單一功能的視頻口。VPO與VPl則與McBSP,McASP復用引腳的，其功能選擇由片上的外設(shè)配置寄存器(PERCFG)進行配置的。DSP圖像處理模塊使能VPO作為視頻輸入口。SAA7113原理圖如圖3所示。SAA7113數(shù)據(jù)輸出口 VPO接DSP芯片的VPO對應數(shù)據(jù)端口，LLC管腳接DSP芯片的VP0CLK0管腳作為VPO的同步時鐘。SCL和SDA接DSP芯片對應的I2C接口管腳，傳送配置信號。b.串行通信模塊采用TL16C752B通用異步收發(fā)器UART，其上包含了兩路相互獨立的異步收發(fā)器，接收和發(fā)送各帶64-字節(jié)FIFO，并各自帶有Modem接口信號，最高傳輸速率可達I. 5Mbps比特率，通過UART，可以將某些信息發(fā)送給其他模塊。c. CAN總線模塊[0037]如圖4所示，CAN總線模塊使用了一款獨立CAN控制器MCP2515，該芯片可獨立實現(xiàn)CAN協(xié)議，并帶有兩個驗收屏蔽寄存器和六個驗收濾波寄存器可以過濾掉不想要的報文，減少了控制器的開銷。該芯片帶有SPI接口，將DSP芯片的McBSPl配置成SPI接口，DSP芯片作為主設(shè)備，MCP2515作為從設(shè)備，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交流。TMS320DM642上的McBSP設(shè)置靈活，可與多種工業(yè)標準接口兼容，當工作在時鐘停止模式時，McBSP可以與SPI設(shè)備無縫連接。在此模式下，如果McBSP產(chǎn)生SCLK時鐘，為主控設(shè)備；如果McBSP接收SCLK時鐘，則為從設(shè)備。本發(fā)明將McBSPl設(shè)置為主控模式。配置相應的寄存器由McBSP產(chǎn)生移位時鐘SCLK，且將FSX配置為輸出管腳，控制從設(shè)備使能信號/SS。DSP芯片的GPO控制芯片的使能管腳，GP6作為中斷輸入。DSP芯片的VPl端口的VP1CLKX/FSX1作為串行移位時鐘輸出。(2) ARM綜合處理板ARM綜合處理板接收各個DSP圖像處理模塊的結(jié)果并進行綜合處理和發(fā)送指令。核心處理芯片采用三星s3c2440芯片，該芯片內(nèi)置了 ARM9內(nèi)核，主頻400MHz (最高可達533MHz)。并配有64MB SDRAM和128MB NAND FLASH進行數(shù)據(jù)和程序的存儲。ARM綜合處理板結(jié)構(gòu)如圖5所示，使用16C8541VF2擴展了三路串口，通過SPI接口外接了 MCP2515獨立CAN總線控制器進行CAN通訊。該板預留了 PWM接口、A/D接口和液晶屏接口供系統(tǒng)擴展。此外，還外接了 Altera CPLD EPM7128，在系統(tǒng)中主要進行電路的邏輯控制、外部接口擴展備用等，使控制模塊具有更好的擴展性和冗余性。
權(quán)利要求1.一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于包括多個DSP圖像處理模塊，每個DSP圖像處理模塊上均置有CXD圖像傳感器，DSP圖像處理模塊通過CAN總線與ARM綜合處理板相連，ARM綜合處理板還與底層執(zhí)行顯示模塊和其他傳感器模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述DSP圖像處理模塊的核心處理器采用TMS320DM642芯片，且DSP圖像處理模塊還包括與TMS320DM642芯片相連的視頻采集模塊、串行通信模塊和CAN總線模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述TMS320DM642芯片通過64位的外部存儲器接口與SDRAM和FLASH連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述視頻采集模塊采用SAA7113視頻解碼芯片，且SAA7113視頻解碼芯片的數(shù)據(jù)輸出口 VPO接DSP芯片的VPO對應數(shù)據(jù)端口，LLC管腳接DSP芯片的VP0CLK0管腳作為VPO的同步時鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述串行通信模塊采用TL16C752B通用異步收發(fā)器UART，包含兩路相互獨立的異步收發(fā)器，接收和發(fā)送各帶64-字節(jié)FIFO，并各自帶有Modem接口信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述CAN總線模塊采用獨立CAN控制器MCP2515實現(xiàn)CAN協(xié)議，其帶有兩個驗收屏蔽寄存器和六個驗收濾波寄存器；MCP2515芯片帶有SPI接口，將DSP芯片的McBSPl配置成SPI接口，DSP芯片作為主設(shè)備，MCP2515作為從設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述ARM綜合處理板采用三星s3c2440芯片，并配有64MBSDRAM和128MB NAND FLASH進行數(shù)據(jù)和程序的存儲，所述s3c2440芯片通過SPI接口外接MCP2515獨立CAN總線控制器進行CAN通訊，還外接了 Altera CPLD EPM7128進行電路的邏輯控制。
專利摘要本實用新型屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于CAN總線的分布式DSP圖像處理系統(tǒng)。目的是解決單一DSP圖像處理能力有限，而多個DSP進行圖像處理時資源不易于有效整合的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括多個DSP圖像處理模塊，每個DSP圖像處理模塊上均置有CCD圖像傳感器，DSP圖像處理模塊通過CAN總線與ARM綜合處理板相連，ARM綜合處理板還與底層執(zhí)行顯示模塊和其他傳感器模塊相連；DSP圖像處理模塊的核心處理器采用TMS320DM642芯片，且DSP圖像處理模塊還包括與TMS320DM642芯片相連的視頻采集模塊、串行通信模塊和CAN總線模塊。該系統(tǒng)避免單個節(jié)點失效而使整個系統(tǒng)崩潰的危險，適合于多任務多目標的圖像處理系統(tǒng)。通過CAN總線控制器實現(xiàn)了DSP芯片之間以及DSP和其他嵌入式芯片之間的穩(wěn)定高效的通信。
文檔編號H04N7/10GK202815933SQ20122037180
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者湯曉磊, 劉同林, 張典國, 王冬, ?？』?申請人:中國航天科工集團第三研究院第八三五七研究所