数字图像处理绪论

1、数字图像处理绪论课程简介n脉冲与数字电路为基础：学习了数字电路的基本设计方法。n可编程逻辑器件：面向实际工程应用，紧跟技术发展，掌握数字系统新的设计方法。n数字信号处理：后续课程，应用的一个方面，由FPGA代替DSP来实现算法，提高系统的速度。课程宗旨n更新数字电路的设计观念，建立用PLD器件取代传统TTL器件设计数字电路的思想n更新数字系统设计手段，学会使用硬件描述语言（Hardware Description Language）代替传统的数字电路设计方法来设计数字系统。可编程逻辑器件的定义n逻辑器件：用来实现某种特定逻辑功能的电子器件，最简单的逻辑器件是与、或、非门（74LS00，74LS

2、04等），在此基础上可实现复杂的时序和组合逻辑功能。n可编程逻辑器件（PLDProgrammable Logic Device）：器件的功能不是固定不变的，而是可根据用户的需要而进行改变，即由编程的方法来确定器件的逻辑功能。课程内容n器件为什么能够编程n了解大规模可编程逻辑器件的结构及工作原理n怎样对器件编程n熟悉一种EDA软件的使用方法（工具）n以Altera公司的MaxPlusII为例n掌握一种硬件描述语言（方法），以设计软件的方式来设计硬件（重点）n以VHDL语言为例教学安排n理论教学（12学时）n上机实践（20学时）n考核方式n实验成绩（实验报告）n理论笔试（考试）n上机考试（上机操作

3、）参考书n王金明，数字系统设计与Verilog HDL，电子工业出版社。n杨晖，大规模可编程逻辑器件与数字系统设计，北京航空航天大学出版社。n褚振勇，FPGA设计及应用，西安电子科技大学出版社。脉冲与数字电路课程的回顾n布尔函数数字系统数学基础（卡诺图）n数字电路设计的基本方法n组合电路设计问题逻辑关系真值表化简逻辑图n时序电路设计列出原始状态转移图和表状态优化状态分配触发器选型求解方程式逻辑图脉冲与数字电路课程的回顾n使用中、小规模器件设计电路（74、54系列）n编码器（74LS148）n译码器（74LS154）n比较器（74LS85）n计数器（74LS193）n移位寄存器（74LS194）

4、n脉冲与数字电路课程的回顾n设计方法的局限n卡诺图只适用于输入比较少的函数的化简。n采用“搭积木”的方法的方法进行设计。必须熟悉各种中小规模芯片的使用方法，从中挑选最合适的器件，缺乏灵活性。n设计系统所需要的芯片种类多，且数量很大。脉冲与数字电路课程的回顾n采用中小规模器件的局限n电路板面积很大，芯片数量很多，功耗很大，可靠性低提高芯片的集成度n设计比较困难能方便地发现设计错误n电路修改很麻烦提供方便的修改手段nPLD器件的出现改变了这一切PLD出现的背景n电路集成度不断提高nSSIMSILSIVLSIn计算机技术的发展使EDA技术得到广泛应用n设计方法的发展n自下而上自上而下n用户需要设计自

5、己需要的专用电路n专用集成电路（ASICApplication Specific Integrated Circuits）开发周期长，投入大，风险大n可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小PLD器件的优点n集成度高，可以替代多至几千块通用IC芯片n极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性n具有完善先进的开发工具n提供语言、图形等设计方法，十分灵活n通过仿真工具来验证设计的正确性n可以反复地擦除、编程，方便设计的修改和升级n灵活地定义管脚功能，减轻设计工作量，缩短系统开发时间n保密性好n管脚数目：n208个n电源：n3.3V（I/O）n2.5V（内核）n速度n250MHzn内部资源n499

6、2个逻辑单元n10万个逻辑门n49152 bit的RAMPLD的发展趋势n向高集成度、高速度方向进一步发展n最高集成度已达到400万门n向低电压和低功耗方向发展，5V3.3V2.5V1.8V更低n内嵌多种功能模块nRAM，ROM，FIFO，DSP，CPUn向数、模混合可编程方向发展大的PLD生产厂家n最大的PLD供应商之一nFPGA的发明者，最大的PLD供应商之一nISP技术的发明者n提供军品及宇航级产品PLD器件的分类按集成度n低密度nPROM,EPROM,EEPROM,PAL,PLA,GALn只能完成较小规模的逻辑电路n高密度，已经有超过400万门的器件nEPLD ,CPLD,FPGAn可用于设计大规模的数字系统集成度高，甚至可以做到SOC（System On a Chip）PLD器件的分类按结构特点n基于与或阵列结构的器件阵列型nPROM，EEPROM，PAL，GAL，CPLDnCPLD的代表芯片如：Altera的MAX系列n基于门阵列结构的器件单元型nFPGAPLD器件的分类按编程工艺n熔丝或反熔丝编程器件Actel的FPGA器件n体积小，集成度高，速度高，易加密，抗干扰，耐高温n只能一次编程，在设计初期阶段不灵活nSRAM