基于DSP+FPGA架構(gòu)的在線棉結(jié)檢測裝置

本部分主要包括攝像機(jī)圖像數(shù)據(jù)采集接口、光源曝光電路控制接口、PLC信號(hào)接口以及檢測算法的設(shè)計(jì)。如果需要網(wǎng)絡(luò)控制，還需要在該架構(gòu)上設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口。這些功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠 DSP+FPGA硬件處理架構(gòu)。
DSP+FPGA架構(gòu)中 DSP芯片采用美國 TI公司的TMS320DM642，F(xiàn)PGA芯片采用ALERA公司的 EP1K100，EP1K100用來完成 DSP的初始化配置、系統(tǒng)的邏輯控制以及其它輔助計(jì)算。TMS320DM642系列 DSP基于 C64X內(nèi)核，并以其在 600MHz時(shí)鐘下運(yùn)算速度可高達(dá)每秒 4800百萬條指令（MIPS），占有對(duì)高速控制器和隊(duì)列處理器數(shù)值性能的操作靈活性。該系列 DSP核處理器有64個(gè)32位字長的通用寄存器和8個(gè)獨(dú)立的功能單元，8個(gè)功能單元的VelociTI.2擴(kuò)展包括新的提高視頻畫面處理性能的指令和 VelociTI結(jié)構(gòu)的并行處理機(jī)制的擴(kuò)充。 DM642可以每周期處理 4個(gè) 32位的積之和運(yùn)算，每秒即可有 2400百萬積之和（MMACS）運(yùn)算，或者是每周期 8個(gè)8位的積之和運(yùn)算即每秒 4800百萬積之和（MMACS）運(yùn)算。同時(shí) TMS320DM642使用兩級(jí)基于緩存的結(jié)構(gòu)，可以配置為映射存儲(chǔ)區(qū)、緩沖區(qū)，或者兩者的結(jié)合。以上所述特點(diǎn)，為檢測算法的編程實(shí)現(xiàn)提供了有力保證。
TMS320DM642的外設(shè)部件包括：3個(gè)可配置的視頻口；1個(gè) 10/100Mb/s以太網(wǎng)；1個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊；1個(gè) VCXO內(nèi)插控制接口（VIC）；1個(gè)多路音頻串口（McASP0）；一個(gè)I2C總線模塊；2個(gè)多通道緩沖串口；3個(gè) 32位的通用定時(shí)器；1個(gè)用戶可配置的 16位或32位主機(jī)接口（HPI16/HPI32）；1個(gè)外圍部件接口（PCI）；1個(gè) 16管腳的中斷和事件產(chǎn)生模式可編程的通用 I/O口；1個(gè) 64位的無縫連接的外部存儲(chǔ)器接口（EMIFA），可以連接同步或者異步的存儲(chǔ)器和外設(shè)。對(duì)于模擬視頻接口的相機(jī)提供了無縫接口，如果需要連接Camera Link接口的相機(jī)，可以擴(kuò)展數(shù)字接口。
2.4 PLC接口設(shè)計(jì)
在工業(yè)現(xiàn)場，PLC裝置通常采用 24VDC電壓供電，而 DSP及FPGA供電電壓都在 5VDC以內(nèi)，為了和現(xiàn)場原有主機(jī)上的信號(hào)報(bào)警、信息顯示終端及控制信號(hào)形成控制回路，必須設(shè)計(jì)PLC接口電路，使從DSP輸出的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換后能與原有PLC裝置相連。
3 數(shù)據(jù)分析結(jié)果
該裝置加裝在梳棉機(jī)上拍攝圖2，圖中左側(cè)使用模擬面陣攝像機(jī)拍攝得棉網(wǎng)圖片（擇取圖片中的部分，便于放大顯示），右側(cè)為檢測到的棉結(jié)并且使用紅色標(biāo)記。