基于DSP和FPGA的机器视觉系统设计与实现

　　2. 2 FPGA模块

　　Altera公司的EP1K100系列是性价比较高的可编程逻辑器件，它具有10万等效系统门，核电压为2.5V，端口电压兼容5V、3.3V，工作频率可达250MHz，可满足本卡多电压高频率工作要求。

　　这一部分主要负责整个板卡的逻辑控制，时序调整。FPGA接收视频的行、场同步及亮度信号，并在FPGA中进行图像的预处理，可以在FPGA中进行二值化、sobel边缘分割、中值滤波。将处理后的亮度信号送入DM642的视频口。由于ISL59885产生的行同步信号每两行分离出一个，为了正确的采集，FPGA须在每两个行同步的中间加入一个行同步信号，送往DM642的视频口。另外FPGA还负责视频采集部分的采样频率、嵌位信号的产生，并行IO 控制信号的产生，以及串行接口部分通信协议RS-232、RS-442的选择等等。

　　2.3 DM642模块与存储模块

　　2.3.1 TMS320DM642模块：

　　DM642是TI公司新近推出的一款应用于视频和图像处理方面的芯片，他采用TMS320C64X系列DSPs的内核，集成了一些面向视频及图像处理的外围设备，例如集成了三个可配置的视频口，10/100Mbps Ethernet MAC，多通道串行音频接口（McASP）及66MHz32位PCI总线。TMS320DM642采用TI公司开发的第二代高性能超长指令字结构 VelociT1.2TM，在每个时钟周期内可执行2个16*16位的乘法或4个8*8位的乘法。TMS320DM642内含6个算术逻辑单元，在每个时钟周期内都可执行2个16位或4个8位的加减比较移动等运算。在600MHz的时钟频率下，DM642每秒可以进行24亿次16位的乘累加或48亿次 8位的乘累加。这样强大的运算能力，使得DM642可以进行实时的多视频处理和图像处理。

　　本设计利用视频口进行图像采集，用以太网接口实现图像传输。

　　视频口能够支持BT.656、HDTV Y/C、MPEG-2 Transport stream input等多种格式的视频数据的输入输出。本次设计采用逐行扫描且只采集亮度数据，视频口工作在YcbCr 4：2：2方式下。视频口与DM642的EDMA结合，每采集一行图像数据便启动一次EDMA同步事件，将数据从接收FIFO中倒到SDRAM中暂存下来。一场图像数据采集之后，采用EDMA链接自动重新配置EDMA参数。整个图像采集只消耗极少的CPU时间，使CPU能够把精力集中到后面的图像处理工作中。

2.3.2 存储器模块

　　外扩了SDRAM及FLASH两种存储器。

　　1 ）SDRAM存储器

　　在CE0空间连接了64bit的SDRAM总线。选取2片48LCHM3282来构成SDRAM。这32M的SDRAM空间用来存储程图像数据和图像处理中间结果等信息。总线由外部PLL驱动设备控制，在133MHz的最佳运行状态下运行。SDRAM的刷新由TMS320DM642自动控制。

　　2 ）FLASH存储器

　　本系统扩展了1M的FLASH，映射在CE1空间的低位。FLASH存储器选用1M*8的MBM29DL800。FLASH存储器主要用于DSPs程序的存储。CE1空间被配置成8bit，异步接口，FLASH存储器也是8bit。复位后的默认地址是000，并进行1K数据的上电自动引导。

　　2. 4 以太网模块

　　DM642上的EMAC接口为DSP处理内核与网络提供了一个有效的接口。他支持10Base-T、100 Base-TX，可工作在10Mbits/second 和 100Mbits/second的速度下进行全双工或半双工传输。并提供硬件流量控制和QOS支持。

　　DM642的EMAC接口支持到计算机网络协议的数据链路层，支持标准的MII接口（媒体无关接口）与物理层设备相连。物