ISP型PLD的圖像處理系統硬件設計

引言

隨著圖像處理技術應用的普及，其應用范圍越來越廣。在醫學、軍事、公安等領域，特別是近些年在工業自動化、工業檢測方面得到廣泛應用。目前的圖像處理系統大多采用計算機加上視頻采集卡和攝像頭來構成其硬件系統，這種硬件結構對于處理自滿不復雜的簡易圖像處理系統顯然是不合適的。

目前，EPLD芯片內部的資源越來越多，速度越來越快，開發的軟件功能也更加完善，使其應用逐步擴大。人們普遍認為，今后的許多電子系統，將以CPU+RAM+EPLD的結構為特征。圖像系統將向小型化發展。如何設計一套簡單的、低成本的圖像處理系統是將圖像處理技術應用到更廣的領域的迫切要求。

本文介紹的系統正是針對這樣的需求而開發出來的。

1 總體設計方案

整個系統由攝像頭、圖像輸入單元、圖像存儲單元、圖像處理單元、圖像顯示單元及驅動控制單元幾部分組成。圖像處理系統框圖如圖1所示。

該圖像處理系統采用Atmel的89C55為中央處理單元，系統時鐘為20MHz。圖像采集部分由ISPLSI1032E提供存儲圖像RAM的地址信號和采集圖像點陣的時鐘信號。根據需要每幀圖像可分為256×256或512×512點陣，在特殊情況下也可采用256×128或512×256半屏方式。在圖像輸出單元，可將圖像與顯示菜單迭加輸出，構成可視菜單。

另外，為適應工業檢測和工業自動化方面的應用，在系統中還設計了驅動控制電路，可以輸出開關量和模擬量。基本上能夠適應各種控制場合。

2 硬件電路設計

2.1 ISP器件開發

ISP器件除具有一般PLD器件所具有的易用性、高性能和FPGA的靈活性、高密度外，最重要的一條是它的在系統可編程技術，

即ISP可以在空白的狀態下焊接到電路板上。任何已經安裝好ISP器件的電路板，只要通過PC機和下載電纜，就能升級新的編程代碼，并且一切工作可在不斷電的前提下進行。

ISP(In SYSTEM PROGRAMMING)技術是LATTICE半導體公司首先提供出來的一種能在產品設計、制造過程中的每個環節，甚至在產品賣給最終用戶以后，隨時對其器件、電路板或整個電子系統的邏輯和功能進行組態或重組的最新技術。

在系統開發過程中，圖像采集的核心部分是視頻信號經A/D轉換的結果如何存儲到存儲器中，即如何根據視頻信號產生存儲器的地址信號。經過對所需邏輯門數量的估算，我們采用ISPLSI1032為地址發生器和其它一些邏輯電路。