如何使用DM642进行图像处理平台硬件设计的资料说明

　　本文介绍了TI公司的高性能多媒体数字信号处理器TMS320DM64为核心器件的图像处理平台硬件设计。首先介绍了课题的背景、目的和意义，简要讲述了DM642内核结构和丰富的外设。然后介绍了系统硬件设计采用模块化的设计工具和方法，并给出图像处理平台各功能模块的电路设计，最后给出了整个系统设计的PCB板图。整个系统中包括图像解码模块（编码芯片TVP5150PBS），主控芯片（DM642）及外围电路模块，存储单元模块（包括FLASH，SDRAM）以及CPLD模块，图像编码模块（解码芯片SAA7121H）。

　　本论文共分为五章，第一章为绪论，介绍了本课题的研究背景及意义，首先对机器视觉技术、数字图像处理技术与DSP技术的概述、发展及在工业上的应用作了简单的介绍，然后最后简要介绍了本课题的来源和本文的章节安排。第二章简单的介绍了DSP芯片的分类和TI公司的DSP芯片，着重介绍了DM642的特性。第三章介绍了硬件平台

　　开发软件Altium Designer 6.0，以及原理图的绘制过程。第四章讨论了DM642硬件平台的组成模块和各个模块的电路设计与实现，并且讨论了PCB的布局和布线。第五章对本文所做的工作进行了简单的总结，并对后续的工作提出了展望。

　　数字图像处理的发展是随着计算机技术的发展而发展壮大的。图像处理系统的发展十分迅速，其最主要的原因在于计算机的高速发展，从1981年第一台美国IBM公司的PC微机发展到现在的奔腾微机，其惊人的发展速度，极大的推动了图像处理系统的发展。另一方面，半导体器件和大规模集成电路技术的迅猛发展也促进了图像处理系统的发展。这主要表现在处理器的处理速度的提高和存储器存储容量的增大，而二者恰恰是图像处理系统的关键所在。图像处理系统分通用图像处理系统和专用图像处理系统。在通用图像处理系统方面，图像处理系统的种类和综合特点来说，在时间上，大致可以划分为三个阶段：第一阶段大体上是20世纪60年代末到80年代中期。这段时期的图像处理系统采用机箱式结构，体积大，价格昂贵。第二阶段大体上是20世纪80年代中期到90年代初期，其主要特点是采用插卡式，借助于微机的插槽来进行图像的采集和处理。如美国Imaging Technology公司推出的PCVISION图像卡，DT公司推出的DT2851图像卡以及中国的中国科学院自动化研究所研究的CA系列图像卡，清华大学研究成功的TH系列图像卡等都具有这个特点。第三阶段大体是从20世纪90年代初期开始的，这一阶段的主流方式是以微机PCI总线和以图像压缩传输为特点的图像通讯方式。另一方面，图像处理硬件系统和微机之间的数据传输主要在ISA总线上进行。近年来，DSP处理器的性能得到很大改善，软件和开发工具也得到相应发展，价格不断下降，从而越来越广泛地被应用在各个方面。通信领域（移动通信的交换设备、基站和手机，网络的路由和交换设备，智能天线，软件无线电，IP电话等），雷达和声纳系统，巡航导弹、灵巧炸弹及各种武器系统，自动测试系统，医疗诊断设备（CT、核磁共振、B超等），计算机及其外设，消费类电子设备（VCD、DVD、HDTV、机顶盒、MP3、家庭影院系统、数字照相机和摄像机等），机器人及各种自动控制系统，声音及图像处理等等。

　　数字信号处理技术及数字信号处理芯片（DSP）以其本身的技术优势，为数字图像处理系统提供了良好的核心技术支持。DSP芯片本身的结构特性和特点，使其在数据处理方面比通用CPU具有更大的优势，如采用哈佛结构（Harvard Structure）、流水线操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令。同时，因其结构特殊，采用高级语言实现的算法程序在DSP处理器上的执行效率大大降低，这在一定程度上也影响到系统整体性能。为实现算法的高效执行，一方面需不断改进DSP芯片本身的结构和工作频率；另一方面，开发人员需要深入了解DSP体系结构和底层运行机制，开发出高效的执行代码。最新的DSP设计频率已达到1.3GHz时钟，性能超过1BOPS（每秒十亿次操作），其处理速度比最快的CPU还快10-50倍，完全能够满足在复杂条件下大规模的实时数据处理的需求。DSP芯片以其特殊的结构图像处理等需要大量实时处理数据的场合获得了广泛的应用。随着半导体制造业的发展，DSP技术能够为用户提供更高的处理速度，并朝着小型化、集成化和综合控制、智能控制方向发展自TI公司于1982年推出通用可编程DSP芯片以来，在计算机外设、通信、工业控制和精密仪器以及家用电器中获得了广泛应用。目前，频技术在各项工作和生活领域中得到广泛应 TI 公 司专 为多媒 体应用而设计的MS320DM642 （ 简称 DM642 ） 是专用的数字处理芯片，其丰富的外围接口使得它近乎是一个 多媒 体嵌入 式系统的单芯片硬件平台，的完全可编程性， 又使其能兼容正在发展的各种多媒体信号处理标准，构成通用的软件平台，在此平台上可 开发出各种图像系统。现以DM642为基础设计一套完整的数字图像实时采集和处理系统，可广泛应用于图像识别，实时监控等各类图像信息处。