基于DSP的嵌入式視覺客流檢測系統
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近些年來，隨著電子元器件價格的不斷降低和數字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)性能的不斷提升，以DSP為核心的嵌入式實時圖像處理技術在目標跟蹤、機器人導航、輔助駕駛、智能交通監控等領域獲得了越來越廣泛的應用。由于圖像的實時處理與圖像數據的實時采集、存儲和傳輸密切相關，因而各模塊間的無縫連接與高效配合是嵌入式圖像處理系統設計過程中的關鍵問題。綜合考慮系統的實現成本、實時性以及實際應用，在嵌入式圖像處理技術的許多應用領域中，如視頻監控以及視覺客流檢測等，由于對圖像質量要求不是很高，處理算法相對簡單，采用低端DSP(如Ti公司的C5000系列等)就可以完成相應的圖像處理任務，面向這些實際應用領域的嵌入式圖像處理系統完全可以采用低端DSP作為系統的處理核心，因此將以低端DSP為核心構建面向客流檢測實際應用的嵌入式圖像處理系統。另外，與其他圖像數據傳輸方式(如串口、并口和USB等)相比，以太網接口具有傳輸速度快，成本低廉，開發簡便以及可以實現遠程控制等一系列優點，因而提出的嵌入式圖像處理系統的圖像傳輸部分將采用基于TCP／IP協議的以太網傳輸技術實現系統圖像數據的遠程傳輸功能。
1 系統構成
這里提出的基于DSP的嵌入式圖像處理系統由圖像采集與存儲、圖像處理和圖像傳輸3部分組成，組成框圖如圖1所示。選用CMOS圖像傳感器OV7141完成系統的圖像采集功能，選用TMS320VC5416DSP完成系統的圖像處理與分析，采用FIFO存儲器IDT72V04作為圖像存儲的緩沖區，采用10兆／lOO兆自適應網絡控制器LAN9115實現圖像數據的以太網傳輸功能，系統各模塊間的邏輯控制由CPLI)EPM3064A實現。
2 系統的硬件實現
2．1 芯片介紹
考慮到視覺客流檢測應用中的圖像處理只涉及灰度圖像，因而提出的嵌入式圖像處理系統可以直接采用黑白圖像傳感器。這里選用Omnivision公司的黑白CMOS圖像傳感器OV7141作為圖像采集芯片。該芯片工作電壓為2．5 V，分辨率為640×480，工作頻率為27 MHz，每秒鐘能輸出30幀(VGA模式)或者60幀(QVGA模式)，內部整合模數轉換(A／D)，自動增益控制(AGC)，SCCB總線控制端口等，可直接輸出8 b圖像數據。
圖像處理芯片采用TI公司的TMS320VC5416定點DSP，其內部采用一種改進型的哈佛總線結構(1條程序總線、3條數據總線和4條地址總線)，數據總線寬度為16 b，最大尋址空間為64 K×16 b。程序總線寬度為23 b，最大尋址空間為8 M×16 b。片內有128 M×16 b的RAM(其中包括64 M×16 b的單周期雙訪問DARAM和64 M×16 b的單周期單訪問SARAM)，6通道DMA傳輸控制器，3個帶緩沖器的串行通信接口(McBSP)。分開的數據和指令空間使該芯片具有高度的并行操作能力，在單周期內允許指令和數據同時存取，再加上其高度優化的指令集，使得該芯片具有很高的運算速度，最高可達160 MIPSE。
FIFO采用IDT公司的IDT72V04，它是異步的先進先出緩存器，容量為4096×9 b。供電電壓為3．3 V，它有3個狀態輸出信號可用于圖像數據存儲與讀取控制，即全滿信號／FF、半滿信號／HF和空信號／EF。CPLD采用ALTERA公司的MAX3064A，可使用門數1250個；宏單元64個；邏輯陣列塊(LAB)4個；最大可使用輸入輸出(I／O)管腳數64個；最大工作時鐘頻率為222．2 MHz；核供電和I／O供電都為3．3 V。LAN9115是SMSC公司的第二代10兆／100兆非PCI以太網控制器，LAN9115設計有大容量的存儲器緩沖器，快速總線周期時間和內置的流控制支持，LAN9115支持高的數據速率，幾乎沒有包的損失，支持多種高清晰度視頻。LAN9115的主要性能：功率管理；支持LAN叫醒，使網絡能把消費類電子產品從睡眠狀態中叫醒；多種低功耗模式；能防止接收存儲器溢出；內置支持流控制；簡單SRAM系統接口；能與任何的嵌入處理器接口。
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