基于ADSP21060和VirtexII的图像处理系统设计
来源： 作者： 发布时间：2015-08-01 06:51:59 浏览量：图2 系统硬件结构图
2.2 FPGA逻辑模块
FPGA内部设计的逻辑模块主要包括图像积分单元、通路选择单元、异步通用串口(UART)单元、两个SDRAM控制和其它附加逻辑。下面分别介绍各块的结构,由于SDRAM控制器和串口单元(UART)均采用IP核实现,这里不作详细介绍。
2.2.1 积分单元
积分单元主要完成如下功能:(1)按给定的时序接收CCD的图像,并保存在寄存器中;(2电感器测量)积分地址产生;(3一体成型电感)存储器控制;(4)积分操作;(5)积分扩展位清零,当每个分量的第一帧图像接收时,无须积分,但必须把存储器的高位(积分扩展位)清零,其它情况不必清零;(6)每帧图像积分结束,产生Irq信号中断DSP,以便由DSP进行工作安排。
积分单元的逻辑框图如图3,其输入输出如下:(1)CCD输入数据(CCD data),同步信号——点同步(ps)、行同步(ls)、帧同步(fs);(2)DSP数据、地址和控制总线,irq是积分单元发给DSP的中断信号;(3)与存储器连接的数据、地址和存储器控制总线——data, mctrl, addr;(4)控制CCD的信号线——reset、start、read。
图3充色的方框是DSP存储器地址映射的寄存器,用于对积分单元进行控制和对DSP数据处理状态进行标识;无充色的方框则是积分单元的硬件结构,从CCD送来的数据通过数据寄存器(OP1),作为寄分的第一个操作数,从存储器送来的数据通过数据寄存器(OP2)作为积分的第二个操作数;从CCD送来的同步信号,送到帧内地址发生器,作为地址产生信号,并生成存储器需要的控制信号;CCD送来的OP1被寄存,同时产生地址从内存中取出要进行积分的操作数OP2,然后在点同步信号的下降沿,进行积分运算并存回存储器。
2.2.2 多路开关单元
多路开关单元如图4所示。本单扁平型电感元的功能是完成积分总线INT bus和DSP bus与SDRAM1和SDRAM2乒乓连接结构的切换。切换包括三大总线:数据、地址和控制总线。切换通过一位切换控制信号实现,控制信号是DSP地址映射的一个一位寄存器,由DSP控制乒乓切换。
图3 积分单元结构
图4 多路开关单元
2.3 DSP软件结构
软件部分包括系统软件框架和各处理软件模块、中断服务程序等;程序的流程和数据处理控制,都依赖于由DSP地址映射的寄存器的状态。
2.3.1 DSP在FPGA中的存储器映像寄存器及其作用
这一组寄存器都是在FPGA中实现的。作业(指令)采用16位寄存器,由于DSP地址空间较大,为了方便编程,寄存器不采用拼位的方法。系统的工作 受CEU的控制。CEU发送过来的指令格式如图5(a),其中DT表示CEU传来的数据类型,00表示数据、01表示观测指令、10表示CCD标定、11表示自测。接收时,若是命令则直接写到JOB工字电感或放入命令队列;若是数据,根据类型存放到相应的位置。Parameters是各种工作状态参数,如待机/自测要求的参数、测试的要求(内容、测试选择)、响应信息要求、观测模式和次数、CCD标定要求的参数、标定的内容等,以便于DSP查看。
图5(a) CEU命令格式 图5(b) 系统作业格式
如图5(b),当CEU送来命令DT=01时,即为观测命令。观测作业的格式如:00表示无作业待机、01表示观测指令、10表示CCD标定、JT=11表示自测;mode是当前观测模式标志,001表示爆发模式、010表示活动区模式、100表示宁静模式;Observ_Num是连续观测同一种模式的次数标志。
(1)作业类型寄存器(JOB):标识系统工作内容(作业类型),如CCD标定、观测、自测试等;(2)模式寄存器(MODE):标识观测的模式,爆发模式、活动区模式、宁静模式;(3)观测次数寄存器(OBSN):用于保存一次作业的观测次数;(4)宁静态的观测次数寄存器(RESTN):只用于宁静模式的观测,当为宁静态模式时,用它来标志3min观测的次数;(5)帧计数器(FRMN):用于计数爆发模式、活动区模式及宁静模式下的前24帧图像,以便用于高位清零信号生成和地址高位生成;(6)SW电路控制寄存器(SWCTRL):控制多路开关的切换;(7)reset寄存器(FRST):用于DSP控制FPGA中INT单元的时序逻辑复位,每次观测结束,必须复位一次;(8)清零标识寄存器(ZERO):由DSP根据FRMN的值修改它,以实现高位的清零任务;(9)分量寄存器(COMPO):由DSP根据FRMN的值修改它,以实现高位地址的形成;(10)作业结束寄存器(END):当一个作业结束时,用次寄存器进行标志,以便将程序的PC跳到作业检查入口;(11)数据状态寄存器(DAST):DSP存储区数据状态标识:没有数据、爆发模式的待处理数据、活动区模式的待处理数据、宁静模式的待处理数据、宁静模式处理好数据及待送出数据等。DSP根据数据状态和观测模式,可以进行相应的处理;(12)相关数据状态(CORR):标识相关运算用的数据的状态。
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