详谈PCI总线和DSP芯片的图像处理平台的硬件设计方案

随着计算机、多媒体和数据通信技术的高速发展，数字图像技术近年来得到了极大的重视和长足的发展，并在科学研究、工业生产、医疗卫生、教育、娱乐、管理和通信等方面取得了广泛的应用。同时，人们对计算机视频应用的要求也越来越高，从而使得高速、便捷、智能化的高性能数字图像处理设备成为未来视频设备的发展方向，这必然要求产生相适应的新理论、新方法和新算法。为了在利用这些新技术的过程中检验其可行性，研制了基于PCI总线和DSP芯片的图像处理平台，该图像处理平台是利用PHILIPS公司的视频输入处理器SAA7113、TI公司的TMS320C32高速浮点DSP和AMCC公司的S5933 PCI总线接口芯片搭建的。利用高速的PCI总线和功能强大的DSP芯片，可以进行视频压缩、图像检测、视觉定位等算法研究。
　　1 系统功能概述
　　根据实际应用需要，该系统的主要功能有：
　　（1）可以在不同输入制式PAL和NTSC之间进行自动切换和处理。
　　（2）能利用采集到的YUV图像信号数据进行压缩算法的验证，或转换成灰度图像数据、RGB格式图像数据等进行检测、定位等算法的检验。
　　（3）能将处理后的数据通过PCI接口交给上层系统（PC机）保存或进行进一步验证处理。
　　（4）系统具有软件修改、升级功能和灵活性，便于算法的改进验证。
　　系统的设计难点主要是如何实现系统数据的高速传输。图像数据由专用集成视频解码器SAA7113采集，经A/D转换处理后传输到DSP;再经DSP处理后通过PCI接口传输到PC机。如何实现SAA7113与DSP之间和DSP与S5933之间的高效率数据通信是解决这个问题的关键。通过分析研究，在SAA7113与DSP之间采用CPLD控制的两帧轮换方式，实现图像的隔行信号变逐行信号以及采集和处理的同步进行;在DSP与S5933之间采用DMA传输方式，实现数据流在系统中的高速传输，以满足图像处理要求。
　　2 系统的硬件设计
　　整个系统由视频解码器、DSP和PCI总线专用芯片组成。系统框图如图1所示。
　　
　　DSP芯片采用TMS320C32，该芯片是在TMS320C30的基础上简化而来的，含有TMS320C30 CPU核心。它增加了一些常用的功能部件，使程序引导功能、串行接口传输和存储器均可支持8、16、32位的数据。它可产生边沿中断和电平中断，可由用户编程设定中断向量表的地址，具有空等待和低功耗两种电源管理方式。它具有两个DMA通道，功能强大的外部存储器接口既可以满足视频解码接口8位数据的要求，也可以实现PCI接口32位数据的的高速数据传输。TMS320C32灵活的程序加载可以实现在系统编程。
　　PCI总线专用接口芯片采用S5933，它是一种功能强且使用灵活的PCI总线控制器专用芯片，该芯片符合PCI局部总线规范2.1版本，既可作为PCI总线目标设备，实现基本的传送要求;也可作为PCI总线主控设备，访问其它PCI总线设备。S5933的峰值传送速率为132Mbps（32位PCI数据线）。S5933提供了3个物理总线接口：PCI总线接口、外加总线接口（ADD-ON BUS）;可选的NV存储器接口。用户可根据需要设计S5933与外加总线接口相连接的逻辑电路和配置空间的初始化，而不必考虑PCI总线规范众多的协议，从而将复杂的PCI总线接口关系转化为简单的8/16/32位外加总线（ADD-ON BUS）接口关系。