根据DSP的面阵CCD硬件设计与图像管理组织研究.pdf

上传人:小** 文档编号:3773942 上传时间:2020-10-24 格式:PDF 页数:56 大小:2.71MB
返回 下载 相关 举报
根据DSP的面阵CCD硬件设计与图像管理组织研究.pdf_第1页
第1页 / 共56页
根据DSP的面阵CCD硬件设计与图像管理组织研究.pdf_第2页
第2页 / 共56页
点击查看更多>>
资源描述

《根据DSP的面阵CCD硬件设计与图像管理组织研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《根据DSP的面阵CCD硬件设计与图像管理组织研究.pdf(56页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、武汉理工大学 硕士学位论文 基于DSP的面阵CCD硬件设计与图像处理研究 姓名:蒋爱湘 申请学位级别:硕士 专业:凝聚态物理 指导教师:杨应平 20081201 武汉理 大学硕十学位论文 摘要 图像是人类视觉的基础,给人具体而直观的认识。图像传感器作为获取图 像的器件具有完成图像信息光电转换的功能。C C D 图像传感器的诞生和发展使 人类进入了广泛应用图像传感器的新时代。虽然面阵C C D 图像传感器驱动时序 比较复杂,但是它对图像具有良好的还原能力,因而在专业级领域成为主流。 传统的C C D 图像传感器系统通过一些芯片获得的都是模拟信号,然后在此基础 上对信号进行模数转换、压缩、存储和传

2、输等一系列操作处理,系统庞大且在 数字化应用领域具有一定的局限性。作者经过深入研究,通过设置芯片内部的 寄存器,直接获得数字图像信号,简化了系统的结构,增强了系统的灵活性和 方便性。 本文以图像传感器I C X 4 0 9 A K 为例,研究了C C D 图像传感器的结构、工 作原理,在分析了I C X 4 0 9 A K 的特性及其输出信号特点的基础上,提出了一种 由面阵C C D 图像传感器、驱动信号发生器、图像信号预处理器、数字信号处理 器和存储器组成的系统设计方案。基于D S P 的面阵C C D 硬件设计与图像处理系 统主要由两大部分组成:以面阵C C D 传感器为核心的面阵C C

3、D 模块部分和以 D S P 为核心的图像处理及存储模块部分。 硬件方面,论文提出了系统的总体方案,阐述了系统的结构和工作原理, 分别介绍了系统中主要芯片的特性和作用,研究了系统硬件电路模块的设计及 其功能,并介绍了P C B 版图设计的基本步骤和布局布线。 软件方面,论文介绍了D S P 的系统集成环境C C S 、D S P 程序的设计流程, 针对面阵C C D 图像传感器获得的彩色图像,回顾了几种典型的插值算法,并 分析了各种算法的优势与不足之处。由于大部分优质算法过于复杂,硬件实现 不具备可行性,借鉴了几种常用的硬件插值方法,针对图像的特点,充分考 虑了色彩的相关性,采用通用D S P

4、 作为硬件平台,提出了硬件可实现的综合 插值方法,实现了基于Y C r C b 空间的算法以及图像在不同颜色空间的转换, 很好地解决了彩色图形的色彩还原问题。 关键词:面阵C C D 图像传感器D S P彩色图像插值 武汉理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t I m a g ei sh u m a n v i s u a lb a s e ,a n di tg i v e sU Si d i o g r a p h i ca n di n t u i t i o n i s t i cs e r l s e I m a g es e n s o ra st h eo b t a

5、 i n i n gi m a g ed e v i c ec a l lc h a n g et h ei m a g ei n f o r m a t i o ni n t o e l e c t r i ci n f o r m a t i o n T h en a i s s a n c ea n dd e v e l o p m e n to ft h eC C Di m a g es e n s o rb r i n gt h e t i m e sw h e ni m a g es e n s o ri sw i d e l yu s e d T h et i m eo r d

6、e ro ft h eC C Di m a g es e n s o ri s c o m p l e x ,b u ti ti sp o p u l a ri ns p e c i a l i t yf i e l db e c a u s eo fi t sw e l lr e v i v i f i c a t i o no ft h e i m a g e T h et r a d i t i o n a lC C Di m a g es e n s o rs y s t e ma l w a y so b t a i na n a l o gs i g n a lw h i c h

7、t h ef o l l o w i n gA Dc o n v e r s i o n ,c o m p r e s s ,s t o r a g e ,t r a n s m i s s i o na n do t h e ro p e r a t i o n s a r eb a s e do n ,t h es y s t e mi sh u g e n e s sa n dh a ss o m el i m i t a t i o ni nd i g i t i z a t i o nf i e l d A u t h o r s t u d yh a r dt h e ns e t

8、t h ei n t e r i o rr e g i s t e rt oo b t a i nd i g i t a li m a g es i g n a l ,t h a tl e tt h es y s t e ms t r u c t u r e s i m p l ea n ds t r e n g t h e nt h ef l e x i b i l i t ya n dt h ec o n v e n i e n c eo ft h es y s t e m T h i sp a p e rt o o kI C X 4 0 9 A Ka st h ee x a m p l

9、e ,s t u d i e dt h es t r u c t u r ea n dt h ew o r k i n g p r i n c i p l eo ft h eC C Di m a g es e n s o r , p r o p o s e das y s t e md e s i g np r o j e c tb ec o m p o s e do fC C D i m a g es e n s o r d r i v i n gs i g n a lg e n e r a t o r , i m a g es i g n a lp r e t r e a t m e n

10、td e v i c e ,d i g i t a l s i g n a l sp r o c e s s o ra n dm e m o r yb a s e do na n a l y s i n gt h ec h a r a c t e r i s t i ca n dt h eo u t p u ts i g n a lo f I C X 4 0 9 A K T h eh a r d w a r ed e s i g na n di m a g ep r o c e s ss t u d yo fa r e aa r r a yC C Ds y s t e m b a s e do

11、 nD S Pa r ec o m p o s e db yt w op a r t s :a r e aa r r a yC C Dm o d u l ep a r ta sC C Di m a g e s e n s o ra st h ec o r ea n di m a g ep r o c e s sw i t hs t o r a g em o d u l ea st h eD S Pa st h ec o r e F o rt h eh a r d w a r ec i r c u i td e s i g n ,t h ep a p e rp r o p o s e dt h

12、ew h o l ep r o j e c to ft h e s y s t e m ,t h es t r u c t u r ea n dt h ew o r k i n gp r i n c i p l eo ft h es y s t e mw a sd e m o n s t r a t e d T h e s y s t e m Sm a i nc h i p s c h a r a c t e r i s t i ca n df u n c t i o n ,s y s t e m Sh a r d w a r ec i r c u i t Sd e s i g n a n d

13、f u n c t i o nw e r ei n t r o d u c e ds e p a r a t e l y , a n da l s ot h eP C B Sd e s i g n Sb a s i c a ls t e p s a n dl a y o u t F o rt h es o f t w a r ed e s i g n ,D S P Ss y s t e mi n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n tC C Sa n dD S P p r o g r a m Sd e s i g nf l o ww e r ei n t

14、r o d u c e d ,i nv i e wo f t h e a r e aa r r a yC C D i m a g e s e n s o r S c o l o ri m a g e ,r e v i e w e ds o m ec o m m o n l yu s e da l g o r i t h m sa n da n a l y z e dt h ea d v a n t a g e a n dd is a d v a n t a g eo ft h e s ea l g o r i t h m s u s e dD S Pa st h eh a r d w a r

15、ep l a t f o r m ,i nv i e wo f m o s ta l g o r i t h m sw e r ec o m p l e xa n dh a r d w a r ec o u l d n tc a r r yo u t ,u s e dt h e s ea l g o r i t h m s f o rr e f e r e n c e ,c o n s i d e r e di m a g ec h a r a c t e r i s t i ca n dt h er e l a t i o n s h i po ft h ec o l o r , 武汉理【:

16、大学硕士学位论文 p r o p o s e ds y n t h e s i sa l g o r i t h mw h i c hh a r d w a r ec o u l dc a r r yo u t r e l i z e da l g o r i t h m b a s e do nY C r C bs p a c ea n dt h et r a n s f o r mb e t w e e nd i f f e r e n tc o l o rs p a c e s ,w e l l s o l v e dt h ec o l o rr e v i v i f i c a t

17、 i o np r o b l e m K e y w o r d :a r e aa r r a yC C Di m a g e s e n s o rD S P c o l o rp l a n ei n t e r p o l a t i o n 独创性声明 本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 期:型堕:!

18、 二:! 尸 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保 留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部 分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名:塑! 曩堕里导师签名日期:些工吵 武汉理T 大学硕十学位论文 第1 章绪论 1 1 选题背景与国内外研究现状 C C D 图像传感器的输出信号能够不失真地将光学图像转换成电荷信号, 而且它的体积、重量、功耗和制造成本等方面的优点是电子摄像管等其他图 像传感器无法达到的。利用C C D 图像传感器可以近距离地实地观测星球表面

19、的图像,观察肠、胃、耳、鼻、喉等器官内部的病变图像信息,以及观察人 们不能直接观测的图像,如辐射环境、高温环境、真空环境的图像和敌方阵 地图像等。因此,C C D 图像传感器目前已经得到了广泛应用,成为当今高新 技术的主流课题。它的发展推动了广播电视、工业电视、医用电视、军用电视、 微光与红外电视技术的发展,促进了公安刑侦、交通指挥、安全保卫等事业的 发展【1 圳。 1 9 7 0 年,美国贝尔实验室的W S B o y l e ,G E S m i t h 发现了电荷通过半导体 势阱发生转移的现象,提出了电荷耦合这一新概念和一维C C D 器件模型,同时 预言了C C D 器件在信号处理、信

20、号储存及图像传感中的应用前景。鉴于美国 M O S 器件工艺及硅材料研究的雄厚基础,这种新型器件的设想很快得到了实现。 1 9 7 4 年,美国R C A 公司的5 1 2 3 2 0 像素面阵C C D 摄像机首先面世。随着大规 模集成电路工艺的不断完善和推广,其它一些国家也相继赶上,纷纷研制成功 了C C D 器件。线阵C C D 像素数在不断增加,性能也明显提高,正朝着高灵敏 度、高速度和宽动态范围方向发展。在面阵C C D 器件方面,美国T e k t r o n i x 公司 于1 9 8 5 年率先推出了2 0 4 8 2 0 4 8 像素的面阵C C D 图像传感器。目前,2 0

21、 万像 素以上的数码相机品种己很多,飞利浦公司已开发出像素边距为2 4 u m 、像素数 达6 6 0 0 万、用于太空探测的世界顶尖C C D 。日本、美国、英国、荷兰、德国、 俄罗斯、韩国等国家均投入大量的资金和人力从事C C D 图像传感器的研究以及 C C D 摄像机的研制和生产,其中日本、美国所生产的C C D 传感器芯片和摄像机 无论在质量上还是在数量上都处于领先地位。我国也有从事光电成像器件及系 统开发的专业研究中心,如机电部2 0 5 所等。 正是由于C C D 研制技术的飞速发展,C C D 也得到了广泛的应用。对于面阵 C C D 图像传感器,一般郜采用将C C D 信号经

22、过预处理、白平衡、g a m m a r 校F 武汉理下大学硕士学位论文 等处理后输出全电视信号,将其应用于摄像机显示屏或者监视器上直接观测。 再在此基础上进行数字模拟转换,压缩编码等一系列操作,最后应用于数字世 界。 1 2 图像处理技术 图像处理技术发展至今,已形成为内容丰富的一大学科,且随着新型图像数 据形式的不断涌现及图像处理应用的不断深入,图像处理技术仍在不断发展和 完善之中。 面阵C C D 作为获得图像信息的图像传感器,其图像的处理具有特殊性。图 像的处理以视觉最佳效果为主要目的。第一,在图像重建的过程中必须充分考 虑到人眼视觉特性和面阵C C D 对外界响应的差异,通过一些特定

23、的算法进行调 整,使得到的照片能够真实地重现客观世界的每一个细节。这些调整包括g a m m a 校正、矩阵校正以及白平衡调整等。第二,由于目前集成电路的限制,几乎所 有的传感器在每一个像素上都只有一个感光元件,它在每一个像素上只记录一 种颜色光的强度,所以在图像重建的过程中都必须用插值算法来得到彩色图像。 第三,为了获得较好的视觉效果,根据不同需要还需要对照片进行各种增强处 理,这些处理包括对比度调整、图像滤波及锐化等,如何将一些在处理灰度图 像时常用的算法用于彩色图像的处理,将是一个值得研究的课题。本论文对第 - a n 第- - 并d p 图像处理技术进行了介绍,并在第二种图像处理技术基

24、础上提出了 一种能很好还原色彩的综合插值算法【3 刁】。 1 3 选题的目的与研究意义 由于面阵C C D 驱动时序比较复杂,对面阵C C D 信号的驱动与采集一般 采用专用的驱动控制芯片以及功能强大的采集芯片,但是采用专用采集芯片 往往需要较强大的技术支持,在自主丌发上往往受限于生产厂家或者第三方 的技术支持。因此对面阵C C D 驱动以及后续图像处理进行研究具有很大的现 实意义。本文以此为出发点,对面阵C C D 的驱动信号进行了研究。以 I C X 4 0 9 A K 图像传感器为例,研究了该芯片及其外围芯片的工作原理,改变 其传统输出模拟信号的模式,直接输出数字信号,使其更加适应现今数

25、字化 2 武汉理工大学硕七学位论文 的世界,精简了系统的结构。 对于有滤色器结构的C C D 图像传感器,其每个像素的色彩中的某种颜色 被有规律地略去,其色彩在后续处理时通过插值得到恢复,对于强调彩色恢 复图像质量时,插值方法的选择就是一个很重要的问题。根据系统要求可以 采用硬件方法进行简单的插值使图像得到还原,当图像数据传输到电脑时, 无需再进行插值就能得到很好的彩色图像;也可以将图像数据传输到电脑后 利用软件采用较复杂的算法进行插值,使图像得到更加逼真的彩色图像。硬 件方法常用的插值算法有邻近点插值算法、双线性插值法、中值插值算法、立 方卷积插值算法等,每一种插值方法都有各自的优点和不足,

26、根据系统输出 图像的特性,论文通过综合比较对输出的数字信号提出了一种简便、实用的 插值算法。 1 4 论文的组织内容 本课题对面阵C C D 图像传感器的结构、工作原理进行了研究。通过在对其 驱动信号进行深入研究之后,找出了最佳的设计方案,采用一系列外围芯片对 输出的图像信号进行处理后得到数字图像信号,根据后续信号的特点进行插值 处理,并对几种常用的硬件插值算法进行研究,在此基础上提出了一种改进的 综合图像插值算法,解决了彩色图像的色彩还原问题。 论文共分为以下几个部分: 第一章绪论,概述了选题的目的与研究意义,介绍了本论文完成的主要工作; 第二章系统的硬件电路设计,详细介绍了基于D S P

27、的面阵C C D 硬件设计的 体系结构及各部分的工作原理; 第三章系统的软件设计,介绍了D S P 软件开发的方法、流程及T M S 3 2 0 C 5 0 0 0 集成开发环境; 第四章彩色图像的恢复插值算法研究,深入讨论了彩色图像的常用插值算法 并结合本系统图像特性提出了一种改进的综合图像插值算法及其具体 实现方法; 第五章总结和展望,总结了本文的一些成果和结论,提出现存的问题,并对 系统的应用提出展望。 武汉理下大学硕+ 学位论文 第2 章系统硬件电路设计 系统的硬件部分主要由面阵C C D 模块和数据存储模块两部分构成。面阵 C C D 模块主要包括面阵C C D 图像传感器、驱动信号

28、产生器、图像信号预处理器、 信号处理器。图像通过光学系统成像在面阵C C D 的光敏面上,驱动信号产生器 负责驱动面阵C C D 图像传感器,并将图像电荷信号进行转移和输出,通过图像 信号预处理器对信号进行预处理,再输入到信号处理芯片,通过其内部的A D 转 换器和进一步处理获得数字亮度信号和数字色度信号。 数据存储部分负责将面阵C C D 模块传输过来的数字亮度和色度信号按照用 户要求传送给存储器做永久性储存。系统硬件框图如图2 1 所示。 面阵C C D :C C D 为系统的核心元件,在驱动脉冲的作用下,实现光电荷的 转换、存储、转移及输出等功能。 驱动信号产生器:主要为C C D 提供

29、所需要的水平、垂直驱动等脉冲信号, 同时还为信号处理电路提供钳位、复合同步、复合消隐、采样保持等脉冲信号。 信号处理芯片:主要完成C C D 输出信号的A G C 、视频信号的合成、A D 转 换等功能。C C D 的输出信号输入至信号处理电路,经信号处理后转换为所需要 的数字信号输出。 图像存储器:将用户要求的图像进行永久性存储。 光 面阵 图像A D 扩展程序存储器 学 C C D - - 、, 信号 r 彳t 系 预处 l 统 Z 1I 理器 T M s 3 2 0 c 5 4 l6 I 、 图像存 信号处 : 储器 理芯片 A 驱动信 同步 t 号产生 完成原理图输入并生成网络表; 新

30、建一个P C B 图文件,装载原理图生成的网络表,布线软件会把对应元件 的封装调入; 如果出现找不到的封装,需要自己在元件库罩查找。如果在元件库早找不到, 则要自己创建封装库文件; 对应消除装载网络表时提示的各项错误,保证把所有元件的封装调入。 ( 2 ) 布局: 合理柿局是布线工作的关键,对以后工作的影响很大; 武汉理工大学硕士学位论文 须特别注意对外有连线的插接件和有特别要求的元器件的位置及外形尺寸; 放置好位置固定的元器件后,其它元件遵循布线方便的原则; 对同时有模拟和数字电路的P C B 板,模拟元件必须和数字部分分开,布线也 必须在空间上分开。 ( 3 ) 布线: 了解工艺水平要求;

31、 选择合适的设置,打开 D e s i g n 【R u l e s 添加C l e a r a n c eC o n s t r a i n t 布线 策略,打开【T o o l s 】 P r e f e r e n c e 菜单,在O p t i o n 中选中O n l i n eD R C , 这样在布线工作中D R C 检测保证你的线距大于所设定的值并拒绝错误连 接; 按照模拟数字电路的不同布线规则,把电路板上的各个元件引脚之间的连 接飞线变成实线; 采用预布线和自动布线相结合的方式来进行布线。 ( 4 ) 电气检查: 在完成P C B 布线后,运行P r o t e l 自带的D

32、 R C ( D e s i g nR u l eC h e c k ) 检查。对 照给出的检查结果,修改不符合设计规定的错误,完成遗漏的引脚连接。 2 5 2P C B 版图的布局布线 面阵C C D 系统的硬件电路制作是整个系统的一个重要内容。电路板上的信 号频率较高,在制作电路板时,应该适当考虑一些高速数字设计中的问题。为 更好的发挥图像输出芯片、D S P 的功能,在P C B 布线时,考虑了以下几点:( 1 ) 充分考虑到了器件的大小和功能,在放置各个器件位置时,将整个P C B 版图划 分为几个模块,相关的元件分别集中分布在一起,将高速电路与低速电路分开。 ( 2 ) 由于不论使用

33、怎样的电源分配方案,整个系统都会产生足够导致问题发生的 噪声,额外的过滤措施是必需的。这一任务由旁路电容完成。一般来说,一个 l u F 1 0 u f 的电容将被放在系统的电源接入端,板上每个设备的电源脚与地线脚 之间应放置一个0 0 1 u F 0 1 u f 的电容,退耦电容尽可能地靠近引脚,焊盘尽可能 大,以减少电感。电源层和地平面相邻,放置最中间,可自动形成P C B 退耦电 容。( 3 ) 阻抗匹配。设计中,在数据线和时钟线等频率较高的信号线上串接了3 3 欧姆的电阻,以减小信号反射的幅度。( 4 ) 走线长度。信号线的长度不宜太长, 否则会引起反射,使走线上的信号在上升沿产生剧烈

34、震荡,影响信号质量。实 2 6 武汉理T 大学硕士学位论文 际布线时,控制S D R A M 和D S P 之间的走线长度。( 5 ) 若接地线很细,接地电位 ,则随电流的变化而变化,致使电子设备的参考信号电平不稳,抗噪声性能变坏, 因此应将接地线进行加粗,对电源线也适当加宽,以降低布线电阻及其压降,从 而减小寄生耦合产生的自激。( 6 ) 对时钟发生器电源要特别注意,最好对其单独 供电,高频时钟线路要尽可能缩短,这样可以有效地减少输出时钟抖动;( 7 ) 芯 片使用大面积的地层,模拟电路部分应尽量远离数字信号和时钟线。( 8 ) 手工布 线时,在模拟信号走线和过孔处用泪滴线加强连线可靠性,相

35、邻两层的布线应 尽可能垂直,避免相互寄生电容耦合。 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章系统的软件 3 1 面阵C C D 模块的软件设计 C X D 2 1 6 3 B R 需要设置内部寄存器以实现对各个模块的控制,通过往其外接 的E 2 P R O M 相应地址写入数值,达到设置相关寄存器的目的。 B R 9 0 2 0 F 可以通过烧录器烧录数据到其相应的地址实现功能,由于 B R 9 0 2 0 F 支持电擦除和写入,也可以通过C X D 2 1 6 3 B R 的串行通信接口利用 R S 2 3 2 C 来实现其数据的写入和擦除。设计中需要特别设置的寄存器如下: 1 ) 亮度信号输出寄

36、存器( Y O U T ) ,选择Y O 管脚输出为亮度自动聚焦信号或亮 度数字信号; 2 ) U V D O U T 色度信号输出寄存器,选择C O 管脚输出为连接输入模式或色度 数字信号输出模式; 3 ) R E C 6 0 1 为亮度和色度数字信号输出格式选择寄存器; 4 ) S G l 3 5 寄存器选择数字信号时钟管脚D C K 为输入或输出。 3 2D S P 模块的软件设计 3 2 1T M S 3 2 0 C 5 0 0 0 集成开发环境 集成开发环境C C S ( C o d eC o m p o s e rS t u d i o ) 是T 1 公司为T M S 3 2 0

37、系列D S P 设计的高度集成的软件开发和调试环境,C C S 工作在W i n d o w s 操作系统下,类 似于V C + + 的集成开发环境,采用图形接1 5 1 界面,提供编辑工具和工程管理工具。 图3 1 给出了应用C C S 进行系统软件开发的总体流程结构,从图中可以看出C C S 基本涵盖了D S P 软件开发的每一个环节。 应用 系统 源代码汇编与软件软件 软件 啼斗+ - -+ 系统 配置编辑 连接 模块凋试 _ 分析 1 图3 1 应用C C S 进行软件开发的总体流程 武汉理【 学硕十学位论文 C C S 足T I 提供的个完整的D S P 集成丌发环境,j r 展了基

38、本的代码产,+ r 具,集成了C 编译器,C 优化器,汇编器,汇编优化器和连接措等,并集成了 调试和代码宴时分析功能。 C C SE 要包括了以下软件 。具:C 5 0 0 0 代码产q :工具( 包括C 5 0 0 0 的C 编译 器、扩编优化器、“编器和连接器) ;软件模拟器( S i m u l a t o r ) :实时基础软件 D S P B I O S :卡机与目标机之叫的实时数据交换软件R T D X ;实时分析( r e a l - t i m e a n 出v s l s ) 和数据可视化( d “av i s u a l i z a t i o nc a p a b i l

39、 i t i e s ) 软件如图32 所示。 圈3 - 2 C C S 组成模块 C C S 提O t T 一个图形化的D S P 工程项目管理工具,用户可以方便地浏览或 管理诸如源文件、库文件和配咒文件等。利用源代码编辑器,Jr 发人员可以在 C C S 巾直接采用C 晤吉或者汇编语古柬编写源文件。C C S 高教的代码编l 午和优 化【一具- ,r 以柏效减少目标代码的艮度,提高日标代码的执行效率。在C C S 中, 所有源文件的编译、扩编和连接只需要一个按 I l 就可咀完成,H j 户小必再输入 7 C K 的命令行束完成这p b 操作。 弊过编译连接产7 t 的U 标代码z 以在C

40、 C S 的环境F 通过硬件仿真工具,如 武汉理工大学硕士学位论文 X D S 5 1 0 等,下载到用户目标系统中进行调试和运行。如果没有用户目标系统, 还可以将目标代码装载到仿真器中运行。仿真器利用计算机的资源模拟D S P 的 运行情况,可以帮助用户熟悉D S P 的内部结构和指令,并对程序进行简单的调 试。在应用开发的初期,可能目标系统尚未搭建起来,在这种情况下可以利用 仿真器对部分程序进行非实时验证,使得系统的软件开发工作和硬件开发工作 可以同步进行。 在C C S 中,用户可以利用所提供的数据可视化工具按照数据的自然格式来 观察数据,如眼图、星座图、F F T 瀑布图等,C C S

41、 还提供了多种格式( 如Y U V 格式或R G B 格式等) 来读取内存中的原始图像数据并加以显示,这些工具使位于 D S P 存储器中的图像数据得以形象地表现,从而可以大大加速分析与测试的速 度。 为了了解一个系统在实际条件下的实时表现,开发者希望能在不停止程序 执行的情况下跟踪程序的流程。R T D X 是一种非侵入式的主机与D S P 之间的数 据交换方式,它可以实时地访问D S P 上正在运行的应用程序,实时地在主机和 D S P 之间交换数据而不中断D S P 的运行。应用R T D X ,开发者可以更准确地了 解程序的实际运行情况。 随着D S P 性能的日益增强,D S P 应

42、用程序也逐渐从以前的单一数据源、单 一任务处理机制发展为多数据源、多任务处理机制。D S P B I O S 是专门针对D S P 的一个小的静态内核程序,它为基于D S P 的应用程序提供包括线程管理、通信、 定时、资源控制和分析等基本系统服务。应用D S P B I O S ,开发者只需要通过简 单的静态配置即可实现对复杂的多任务机制的有效管理和调度,这样,开发者 可以专注于系统算法和功能的实现。D S P B I O S 大大简化了多任务机制的实现, 也为系统资源的管理提供了一个简单而又有效的方法。 需要注意的是,D S P B I O S 是被打包在C C S 中,免费提供给C C S

43、 用户的, 而且在运行的过程中用户也不必支付授权费用这无疑为中小型D S P 用户提供了 极大的方便。 在实时数据交换R T D X 的基础上,应用D S P B I O S 提供的调试对象和函数, 开发人员还可以在C C S 的环境下对目标系统进行实时的分析。 D S P B I O S 的实时分析对象包括L o g 和S t a t i s t i c s 模块。L o g 模块用于主机上 实时显示调试信息,其字符串在主机存储并格式化,D S P 只需要将数据传给主 机。S t a t i s t i c s 模块记录D S P 中数据的最大值、最小值和平均值,所有的计算都 3 0 武汉理

44、I :人学硕十。# 何论立 足在主机取进行的。不管是使用L o g 模块还是S t a t i s t i c s 模块,都只有很少量的 信息在D S P 里存储和从D S P 向主机传输,传输也都是在D S P 处于I D L E 状悫时 完成,因而不会膨响到D S P 的证常运行。这种实时的分析不仅可以深入到程序 运行的每一个步骤,而H 分析的结果以可视化的形式苴观地呈现在,F 发者面前。 运, q lC C S 提供地实时分析工具,外发者n r 以最大限度地、真实地了解和分析系 统的实际运行状况。 C C S 的其他功能还包括多目标系统( m u l t i t a r g e t )

45、支持和用广定制与自动化 f a u t o - m a r i o n ) 等。 C C S 采用开放式的构架,用户或者其他厂商还可以方便地将自己的功能模块 阻捕件的形式引入到C C S 中,以满足日益增长的应用需求。这些插什可以是硬 件配置与调试工具,也u 丁以是可视化的f 码生成工具,还可以是一些算法模块 库等。 C C S 开发环境的丰界面如图3 - 3 所示。 阁3 - 3C C S 界【f 】【划 。翥 武汉理工大学硕士学位论文 3 2 2D S P 软件设计流程 代码生成工具奠定了C C S 所提供的开发环境的基础。图3 4 是一个典型的 软件开发流程图,图中阴影部分表示通常的C

46、语言开发途径,其它部分是为了 强化开发过程而设置的附加功能。 图3 4 软件开发流程 图1 2 描述的工具如下: C 编译器( Cc o m p i l e r ) 产生汇编语占源代码; 汇编器( a s s e m b l e r ) 把汇编语言源文件翻译成机器语言目标文件,机器 语言格式为公用目标格式( C O F F ) ; 连接器( 1 i n k e r ) 把多个目标文件组合成单个可执行目标模块。它边创 建可执行模块,一边完成重定位以及决定外部参考。连接器的输入是可 重定位的目标文件和目标库文件: 归档器( a r c h i v e r ) 允许你把一组文件收集到一个归档文件中。

47、归档器也 武汉理T 大学硕七学位论文 允许你通过删除、替换、提取或添加文件来调整库; 助记符到代数汇编语言转换公用程序( m n i m o n i c t o a l g e b r i ca s s e m b l y t r a n s l a t o ru t i l i t y ) 把含有助记符指令的汇编语言源文件转换成含有代数指 令的汇编语言源文件; 你可以利用建库程序( 1 i b r a r y _ b u i l du t i l i t y ) 建立满足你自己要求的“运行 支持库”; 运行支持库( r u n 它包括C 编译器所支持的t i m es u p p o r t

48、l i b r a r i e s ) A N S I 标准运行支持函数、编译器公用程序函数、浮点运算函数和C 编译器支 持的I O 函数; 十六进制转换公用程序( h e xc o n v e r s i o nu t i l i t y ) 它把C O F F 目标文件转换 成T I T a g g e d 、A S C I I h e x 、I n t e l 、M o t o r o l a S 或T e k t r o n i x 等目标格式, 可以把转换好的文件下载到E P R O M 编程器中; 交叉引用列表器( c r o s sr e f e r e n c el i s t

49、 e r ) 它用目标文件产生参照列表文 件,可显示符号及其定义,以及符号所在的源文件; 绝对列表器( a b s o l u t el i s t e r ) 它输入目标文件,输出a b s 文件,通过汇 编a b s 文件可产生含有绝对地址的列表文件。如果没有绝对列表器,这 些操作将需要冗长乏味的手工操作才能完成。 武汉理工大学硕士学位论文 第4 章彩色图像的恢复插值算法研究 通过设置C X D 2 1 6 3 B R 的内部寄存器,C X D 2 1 6 3 B R 输出R E C 6 0 1 格式的数 字亮度信号和色差信号。本章分析了该输出信号的特点,对比了几种常用的硬 件插值方法,采用一种综合的插值算法使输出图像得到了较好的恢复。 4 1 颜色基础 几年以前,大部分的图像处理是针对黑白图像进行的,但是近几年的研究 发现,彩色图像包含的有用信息远远大于黑白图像,所以基于彩色图像的高性 能的处理算法也如雨后春笋般出现,而这些视频、视觉处理的算法几乎都是基 于一种或几种颜色空间,所以如果能实现视频颜色空间的转换,将会为复杂的 基于彩色图像的视频处理算法的硬件实现建立良好的基础。下面将介绍几种常 用的颜色空间,以及它们之间的颜色转换矩阵。 要了解颜色空间的概念,首先得从人的视觉特性谈起

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 教育专区 > 教案示例

本站为文档C TO C交易模式,本站只提供存储空间、用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。本站仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知淘文阁网,我们立即给予删除!客服QQ:136780468 微信:18945177775 电话:18904686070

工信部备案号:黑ICP备15003705号© 2020-2023 www.taowenge.com 淘文阁