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1、基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统的设计探讨摘要：随着经济的快速发展，科技的进步速度也在加快。实时视频图像是目前比较大众化的一种图像，其主要表现在日常的视频直播方面。但是，部分实时视频图像在播放的时候，总是达不到理想的清晰度和速度，导致观看者无法拥有最好的体验。因此，经过深入研究后认为，可建立基于 CPCI 总线的FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统，利用该系统来更好的处理实时视频图像，减少一系列的干扰和问题，为今后的各项视频制作、播放、搜集等工作，提供必要的帮助。关键词：视频图像处理；实时；CPCI；FPGA；DSP高速视频图像处理，在日常的工作中，具有
2、数据量大、实时性高的特点，能够在很多方面满足视频制作和播放领域的需求。但是，目前的处理技术，并未实现较大的进步，很多方面都造成了视频处理不清晰、不连贯等问题，影响经济效益的同时，还不能满足观看者的需求。基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统，是一种全新设计的系统，在设计过程中，融入了较多的处理功能和处理技术，可针对不同的高速视频图像，予以有效的处理，在现实工作中的意义是比较大的。在此，本文主要对基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统设计展开讨论。1、概述对于高速视频图像而言，其处理工作是比较复杂的，并且要面对大量的数据和信息，在整个处理过
3、程中，受到的干扰因素是比较多的。为此，在具体的处理当中，需借助针对性的系统来完成。一般而言，技术人员经常会对软件和硬件进行升级，以此来应对更多的处理需求，避免造成高速视频图像处理不理想的情况出现。目前，可编程通用系统获得了业界的高度重视。主要原因在于，可编程通用系统在实施的过程中，其并不需要进行大量的工作，仅仅需要对配置文件进行重新的烧写，并且对上位机进行升级和些许的改动，就能够达到高速视频图像的有效处理，在客观上充分降低了系统设计的时间和成本。基于CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统，是在结合了之前工作结果的基础上，融入了一些新的技术和功能，力求在图像处理的过程中，可
4、实现更好的效果。（1）FPGA+DSP 架构视频图像处理在以往的工作中，表现出了很多的问题，包括处理不清晰、连贯性差、图像标准低等等，这些都会直接影响观看的感受，并且在用户心中也不是理想的处理效果。为此，技术人员针对视频图像处理系统开展了广泛的研究，决定在实际的工作中，应用 FPGA+DSP 架构来完成。该架构是一种联合性的架构，其在视频图像处理的时候，可以取得较为积极的成果。严格来讲，FPGA+DSP 架构是分开进行的，不过在使用过程中，能够达到互相作用的效果。首先，FPGA 的并行处理，以及自身具有的可编程特性，促使硬件获得了较高的性能，给软件的运行提供了充足的基础。其次，DSP 在运行的
5、时候，会利用自身具备的高效乘加结构，再加上超高的运算性能，应对较多的视频图像处理要求。当 FPGA+DSP 架构联合运用的时候，就能够在客观上达到较高的处理水平。（2）CPCI 总线视频图像处理所涉及到的行业与工作比较多，为了能够更好的研究视频图像处理系统，需要在基础工作上做出足够的努力。CPCI 总线在日常的运用中，也被称之为成熟的计算机总线，其应用效果突出。经过大量的总结和分析，认为 CPCI 总线的运用，具有以下特点：第一，CPCI 总线在实际的应用中，充分支持热插拔，这就为日常的操作提供了较大的便利，不用担心一些数据损失。第二，CPCI 总线的可靠性比较高，在运用过程中，总体操作和运行
6、都相对平稳，再加上其兼容性和集成度较为理想，促使 CPCI 总线在处理视频信号的时候，能够更好的把握视频的内容和处理标准，不再局限于传统的处理工作中。2、基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统的设计视频图像处理系统的设计，是一个不断优化的过程。固有的系统并不能满足所有用户的需求。从主观的角度来分析，在开展视频图像系统处理工作的时候，任何一名技术人员，都希望处理的快速且优质，这就需要在系统本身努力，促使其加强各方面的特性和能力，能够应对较多的处理工作。但是，视频图像处理系统在优化和研究的过程中，也会遇到一些较为强大的影响因素，如何应对，成为了具体的工作方向和衡量标准。
7、在此，本文主要对基于 CPCI 总线的FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统的设计进行讨论。（1）主要器件的选型 基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统，其在理论上是完全能够行得通的，但如果付诸实践，就必须考虑到方方面面的工作，既要保持各方面的协调性，又要保持专业领域的功能。所以，设计基于 CPCI 总线的FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统的时候，首先应该在主要器件的选型上努力，根据不同的要求和标准，选择合适的器件，完成基于 CPCI 总线的FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统总体的设计。第一，在 DSP 期间的选择方面，必须保证其具有主频高、内部
8、存取率高、外部接口速率高的特点。经过筛选后，认为美国公司 Texas Instryments 公司所生产的 TMS320C6455 是比较好的选择。第二，协处理器 FPGA 的选择也是非常重要的。从基于 CPCI 总线的FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统本身来讲，协处理器所负责的工作比较多，因此在具体的器件选择中，应注意原始数据流的有效控制，同时还要在转换及接口的适配等方面，做出足够的努力才行。在本次研究中，协处理器所选择的器件，主要是美国 Xilinx 公司所生产的 FPGA LX50T。（2）图像采集模块设计在视频图像处理的过程中，要开展高水平的图像采集，才能保证后续的处理工作更加
9、顺利。基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统在设计的过程中，充分考虑到了这一点，因此在图像采集模块的设计中，投入了大量的努力。在实际的设计中，为了能够充分增加处理系统的通用性能，该系统支持两种图像采集的方式，分别为模拟输入图像和数字输入图像。以数字输入图像为例，基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统在设计中，数字输入图像，主要是采用 Camera Link 进行图像的具体采集工作。Camera Link 总线标准专门为数字相机制定，针对相机图像数据及相机控制信号的定义、相机的工作模式、数据位的分配及连接件标准做了详细的规定，由于其具有更少
10、的连接线、更高的传输速率以及更小的电磁干扰的特性而成为市面上主流的相机接口。（3）数据处理模块的设计数据处理模块的设计，主要是涉及到两个方面的工作，分别为算法的实现和数据的存取。数据存取在实际工作中，基本上得到了较强的改变。算法的实现当中，其核心器件为 FPGA 及 DSP。DSP 通过 AWE#和 AOE#控制读写使能，通过EMIF 方式将 20 位地址线和 32 位数据线连接到 FPGA 上进行数据交换及相应的算法处理。总结：本文对基于 CPCI 总线的 FPGA+DSP 架构通用视频图像处理系统的设计展开讨论，从客观的角度来看，该系统的设计在很多方面都表现出了较为优异的成果，告别了过去的
11、繁琐设计，实现了系统水平的较大进步。在今后的设计中，应将系统的功能变得更加健全，必须在客观上和主观上，实施较多的努力，协调系统的各个组成部分，避免在运行过程中出现较大的问题。参考文献：1谷庆广,罗文广,于静美.基于达芬奇技术的多路视频采集系统开发J.山东交通学院学报,2015,01:78-82. 2宁赛男,朱明,孙宏海,张叶.采用 SRIO 协议实现多 DSP 实时系统图像数据传输J.计算机工程与应用,2014,22:73-78. 3李易难,牛燕雄,杨露.基于 DSP+FPGA 视频图像采集处理系统的设计J.电子测量技术,2014,01:58-61. 4范超,赵琳,陈国.基于 FPGA+DSP 架构视频处理系统设计J.电子技术,2014,06:52-54. 5周罡.FPGA+DSP 架构的 HD-SDI 高清图像处理系统设计J.单片机与嵌入式系统应用,2014,08:49-51. 6詹来龙,李可,张萌,李长森,刘刚军.基于 CPCI 总线的图像数据采集和回放系统设计J.航天控制,2013,01:75-79+96. 7陈龙华,贾鹏.基于 CPCI 架构的大数据量红外图像实时处理系统J.激光与红外,2013,07:771-775. 8温丹昊,刘志高.基于 CPCI 总线的相控阵雷达波束调度系统设计J.国外电子测量技术,2012,04:60-63.
