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基于SOPC的運(yùn)動(dòng)視覺處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2011-01-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/166282.htm

  隨著深亞微米工藝的發(fā)展, FPGA的容量和密度不斷增加,以其強(qiáng)大的并行乘加運(yùn)算(MAC)能力和靈活的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)性,被廣泛應(yīng)用于通信、圖像等許多領(lǐng)域。但是在復(fù)雜算法的上,F(xiàn)PGA不如嵌入式器方便,所以在具有復(fù)雜算法和控制邏輯的系統(tǒng)時(shí),往往需要和嵌入式器結(jié)合使用,這就是 (System on a Programmable chip,可編程片上系統(tǒng))技術(shù)。 SoPC是 SoC和 FPGA結(jié)合的產(chǎn)物,由單個(gè)可編程重構(gòu)的芯片完成整個(gè)系統(tǒng)的主要功能。SoPC靈活多變,可以用原理圖,硬件描述語言甚至是 C/C++高級(jí)語言進(jìn)行;同時(shí)還具有可重構(gòu)、可裁減、可擴(kuò)充等特點(diǎn),升級(jí)方便。 SoPC兼?zhèn)?SoC和 FPGA二者的優(yōu)點(diǎn),具有如下特點(diǎn):

  ●豐富的 IP核資源,包括通用 IP核和專用的 IP核

  ●在系統(tǒng)可編程,設(shè)計(jì)、編譯、下載與調(diào)試簡(jiǎn)單方便

  ●內(nèi)置嵌入式軟核器,存儲(chǔ)器,外設(shè)接口控制器

  ●大量可編程重構(gòu)的邏輯資源

  ●功能強(qiáng)大的時(shí)鐘管理電路

  ●支持多種 I/O接口標(biāo)準(zhǔn)

  此外,由于減小了處理器和存儲(chǔ)器之間的傳輸線距離,SoPC無論在速度,還是信號(hào)完整性,電磁兼容等方面,比板級(jí)系統(tǒng)都有明顯的優(yōu)越性。

  1 功能框圖

  在數(shù)字視頻采集與處理板級(jí)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)上,本文采用 SoPC處理與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。硬件采用 Altera公司 StratixII系列 FPGA,軟件開發(fā)工具包括 QuartusII,NiosII5.1 IDE,DSP Builder,MegaCore IP Library5.1和 Matlab7.0等。整個(gè) SoPC系統(tǒng)工作原理為:攝像頭采集的視頻圖像數(shù)據(jù)由圖像傳感器接口進(jìn)來;數(shù)字信號(hào)處理塊和數(shù)字圖像與數(shù)字視頻處理 IP核完成視頻圖像的處理,如檢測(cè)、分割、特征提取、壓縮等; Nios II嵌入式處理器主要完成整個(gè)系統(tǒng)的控制功能;I2C總線用于訪問 CMOS圖像傳感器的內(nèi)部寄存器;PC機(jī)可以通過 USB接口訪問 SoPC,如果距離較遠(yuǎn)的話,可以通過以太網(wǎng)口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸;視頻圖像及其處理后的結(jié)果既可以通過外部存儲(chǔ)器接口存放在 CF卡, FLASH等存儲(chǔ)介質(zhì)中,也可以通過 LCD顯示器接口在液晶顯示屏上直接顯示。該 SoPC的功能框圖如圖 1所示:

  


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