2014年大学本科毕业设计毕业论文_精选100_基于PCI专用芯片S5933和DSP芯片TMS320C32图像处理平台的硬件设计.doc

咔嚓大学本科生毕业设计基于pci专用芯片s5933和dsp芯片tms320c32图像处理平台的硬件设计based pci chip s5933 and dsp chip tms320c32 image processing hardware design学生姓名xxx所在专业所在班级申请学位指导教师yyy职称副指导教师职称答辩时间咔嚓大学本科生毕业论文（设计）课题申请表（指导教师用表）（使用届别：2014届） 课题情况课题名称课题来源科研项目(国家级省部级厅级市局级校级）生产或社会实际教学自拟*说明：课题类别论文 设计第几次立项1次 2次 3次难易程度较难适中简单工作量较大适中较小面向专业 学院 专业同一课题多名学生分工情况主要内容不同内容同参数不同分别做课题的不同部分指导教师姓名所在单位（部门）职称主要研究内容目标和要求指导小组审题意见学院 领导小组意见选题学生*注：1、“说明”栏填写毕业论文（设计）课题所来自的科研项目名称、或企事业单位名称或教学内容。2、此表一式三份，指导教师、选题学生、学院各存一份；咔嚓大学本科生毕业论文（设计）开题报告（学生用表）（使用届别： 2014届）毕业论文（设计）题目学号姓名学院专业指导教师所在单位、部门职称（1、内容包括：研究的目的和意义；国内外研究（设计）发展状况、发展水平与存在问题；研究（设计）主要内容、预期目标及拟解决的关键问题；研究（设计）方案与技术路线；研究（设计）方法；参考文献。2、撰写要求：字体为5号宋体字，字数不少于1500字。）工作计划进程表时 间工 作 内 容选题是否合适： 是 否方案是否可行： 是 否进程是否合理： 是 否任务能否完成： 能 不能指导教师（签字） 年 月 日选题是否合适： 是 否方案是否可行： 是 否进程是否合理： 是 否任务能否完成： 能 不能指导小组组长（签字） 年 月 日咔嚓大学本科生毕业论文（设计）中期报告（学生用表）（使用届别： 2014届）学号姓名学院专业论文(设计)题目简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果存在的具体问题下一步工作具体设想与安排指导教师意见指导教师签名：年 月 日咔嚓大学本科生毕业论文（设计）答辩小组意见（答辩小组用表）（使用届别： 2014届）学号姓名学院专业毕业论文（设计）题目答辩时间答辩地点答辩提问录 记录员： 年 月 日答辩小组评语及成绩评定成绩（百分制）： 答辩小组组长： 年 月 日教师对本科生毕业论文（设计）评语的主要评价方面及评价内容教师类别评价方面评价内容指导教师过程学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神学生掌握基础理论和专业知识的扎实程度学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性毕业论文（设计）期间的出勤情况；中期报告的撰写情况论文（设计）质量论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？论文（设计）水平论文（设计）的理论意义，对解决实际问题的意义论文的观念是否有新意？设计是否有创意？论文书、设计说明书所体现的整体水平评阅教师论文（设计）质量论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？论文（设计）水平论文（设计）的理论意义，对解决实际问题的意义论文的观念是否有新意？设计是否有创意？论文书、设计说明书所体现的整体水平答辩小组答辩过程毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况对答辩问题的反应、理解、表达情况学生答辩过程中的精神状态论文（设计）质量论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？论文（设计）水平论文（设计）的理论意义，对解决实际问题的意义论文的观念是否有新意？设计是否有创意？论文书、设计说明书所体现的整体水平注：不同的专业（方向）、不同的研究（设计）课题，根据其特点和侧重，教师评价的内容可进行必要的补充和相应的调整。咔嚓大学本科生毕业论文（设计）评阅教师意见（评阅教师用表）（使用届别： 2014届）学生学号姓名学院专业毕业论文（设计）题目评阅教师评语及评定成绩成绩（百分制）： 评阅教师签名： 年 月 日咔嚓大学本科生毕业论文（设计）指导教师意见（指导教师用表）（使用届别： 2014届）学生学号姓名学院专业毕业论文（设计）题目指导教师评语及评定成绩成绩（百分制）： 指导教师签名： 年 月 日咔嚓大学本科生毕业论文（设计）成绩评定表（学院答辩委员会用表）（使用届别： 2014届）学生学号姓名学院专业毕业论文（设计）题目成绩评定指导教师(x1)评阅教师(x2)答辩小组(x3)总评分数成绩( t )等级成绩学院答辩委员会审核意见答辩委员会主席签章： 年 月 日注：1、成绩评定一栏中，t= x1x2x3，x1=指导教师百分制成绩25%；x2=评阅教师百分制成绩25%； x3=答辩小组百分制成绩50%。 2、等级成绩：总评分数成绩四舍五入取整之后，90分及以上为“优秀”、8089分为“良好”、7079分为“中等”、6069分为“及格”、59分以下为“不及格”。目 录摘要iabstractii前言iii第1章 绪论11.1 课题背景11.2 dsp芯片概况21.2.1 dsp芯片的发展21.2.2 dsp芯片的分类21.2.3 dsp芯片的选择31.3本文主要研究的内容41.4本文结构4第2章 dsp原理与开发应用52.1 dsp的基本结构和特征52.1.1 dsp芯片的基本结构52.1.2 ti浮点dsp芯片tms320c3x52.1.3 tms320c32浮点dsp芯片的硬件设计7第3章 图像处理技术103.1图像处理的特点103.1.1 图像数据的特点103.1.2 图像处理的特性103.1.3 图像处理的基本方法113.1.4 图像预处理113.2 ccd摄像机123.2.1 ccd摄像器件的工作原理123.2.2 ccd摄像机的类型133.2.3 ccd摄像机133.3视频采集卡143.3.1 视频采集卡原理概述143.3.2 视频压缩处理153.3.3 大众化视频采集卡的主要类型163.3.4 视频采集卡的选购17第4章 系统的硬件设计184.1 dsp与saa7113之间的无缝连接184.1.1 系统结构及功能184.1.2 saa7113芯片184.1.3 dsp与saa7113之间的无缝连接194.2 s5933与dsp之间的接口设计214.2.1 pci总线协议介绍214.2.2 s5933芯片224.2.3 s5933与dsp之间的接口设计22结论24致谢25参考文献26附录a27附录b32咔嚓大学2014届本科生毕业设计（论文）摘 要随着计算机性能价格比的不断提高以及有关数字处理方法的发展，数字图像处理技术无论在科学研究上、工业生产上或管理部门中都得到越来越多的应用。而目标跟踪、机器人导航、自动驾驶、干线交通监视等应用也极大地促进了实时图像处理技术的发展。实时的应用环境决定了实时系统必须具有强大的运算能力。而各种高性能dsp不仅可以满足我们在运算性能方面的需要，而且由于dsp的可编程性，使得我们可以在硬件一级获得系统设计的极大灵活性。因此以ti 公司的tms320 系列为代表的高性能dsp 在实时图像处理中也获得了广泛应用。由于图像处理的数据量大，数据处理相关性高，并且具有严格的帧、场时间限制，如何针对图像处理的特点对dsp进行优化编程，充分发挥其性能就成为提高整个系统性能的关键。在我设计的“图像处理系统”中，采用了tms320c32 作为系统中心，同时引入pci总线保证了信息的快速传输。课题研究的内容是基于pci专用芯片s5933和dsp芯片tms320c32图像处理平台的硬件设计。介绍了dsp芯片、图像处理的相关知识和硬件设计的实现。设计的图像处理平台使用专用视频输入处理芯片saa7113和cpld实现高速连续的视频帧采集。经a/d转换后传输到dsp，再经dsp处理后通过pci接口传输到pc机。在视频解码芯片saa7113和dsp之间采用cpld控制的两帧轮换方式。实现图像的隔行信号变逐行信号以及采集和处理的同步进行。在dsp与pci芯片s5933之间采用dma传输方式，实现数据流在系统中的高速传输，以满足图像处理要求。关键词 pci；dsp；图像处理abstract with the continuous improvement of cost performance computers as well as the development of digital processing methods, digital image processing technology in terms of scientific research, industrial production or management departments in more and more applications are received. the target tracking, robot navigation, automatic driving, route traffic monitoring and other applications are greatly promoted the development of real-time image processing. real-time application environment determines the real-time system must have powerful computing capability. the high performance dsp, we not only meet the needs of computing performance, and because the programmable dsp allows us to get the hardware level, great flexibility in system design. so to tis tms320 dsp family, represented by high-performance image processing in real time also has been applied widely. as the volume of data image processing, data processing of high quality and juyouyange the frame, chang time limit, correction of the characteristics of image processing program optimized dsp jin xing, full play to their performance on as improve overall system performance-critical. in my design, image processing system, the use of the tms320c32 as the system center, while the introduction of pci bus to ensure the rapid transmission of information. study of the subject content is based on the pci asic dsp chip tms320c32 s5933 and image processing hardware design. introduced a dsp chip, image processing, hardware design knowledge and realization. image processing platform designed to use dedicated video input processing chip saa7113 and cpld high-speed continuous video frame capture. the a / d conversion after the transfer to the dsp, and then processed by the dsp through the pci interface transfer to the pc. saa7113 video decoder chip and the dsp with cpld control between the two methods of rotation. interlaced signal change to achieve progressive image signal and the collection and processing simultaneously. s5933 pci chip in the dsp and the use of dma transfers between the way of data flow in the systems high-speed transmission, to meet the image processing requirements. keywords pci; dsp;image; processing 前 言图像处理技术可以帮助人们更加客观、准确地认识世界。通过图像增强技术，可以使模糊甚至不可见的图像变得清晰明亮。另一方面，通过数字图像处理中的模式识别技术，可以将人眼无法识别的图像进行分类处理。其次，图像处理技术可以拓宽人类获取信息的视野范围。如今，数字图像已成为人类所处的信息时代的重要来源。同时，人们对计算机视频应用的需求也越来越高，从而使得高速、便捷、智能化的高性能数字图像处理设备成为未来视频设备的发展方向。dsp在图像处理上的应用也越来越广泛。dsp可应用于红外热成像系统中，生物医学图像处理上，还可应用于微观视频数字图像处理系统，红外图像直方图均衡器等各个方面。本课题研究的内容是基于pci专用芯片s5933和dsp芯片tms320c32图像处理平台的硬件设计。介绍了dsp芯片、图像处理的相关知识和硬件设计的实现。设计的图像处理平台使用专用视频输入处理芯片saa7113和cpld实现高速连续的视频帧采集。经a/d转换后传输到dsp，再经dsp处理后通过pci接口传输到pc机。在视频解码芯片saa7113和dsp之间采用cpld控制的两帧轮换方式。实现图像的隔行信号变逐行信号以及采集和处理的同步进行。在dsp与pci芯片s5933之间采用dma传输方式，实现数据流在系统中的高速传输，以满足图像处理要求。iii第1章 绪论1.1 课题背景随着计算机性能价格比的不断提高以及有关数字处理方法的发展，数字图像处理技术无论在科学研究上、工业生产上或管理部门中都得到越来越多的应用。而目标跟踪、机器人导航、自动驾驶、干线交通监视等应用也极大地促进了实时图像处理技术的发展。实时的应用环境决定了实时系统必须具有强大的运算能力。而各种高性能dsp不仅可以满足我们在运算性能方面的需要，而且由于dsp的可编程性，使得我们可以在硬件一级获得系统设计的极大灵活性。因此以ti 公司的tms320 系列为代表的高性能dsp 在实时图像处理中也获得了广泛应用。由于图像处理的数据量大，数据处理相关性高，并且具有严格的帧、场时间限制，如何针对图像处理的特点对dsp进行优化编程，充分发挥其性能就成为提高整个系统性能的关键。在我设计的“图像处理系统”中，采用了tms320c32 作为系统中心，同时引入pci总线保证了信息的快速传输。1.图像处理系统的发展概况数字图像处理技术起源于20世纪20年代，当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约传输了一幅照片，它采用了数字压缩技术。1964年美国的喷气推进实验室处理了太空船“徘徊者七号”发回的月球照片，这标志着第三代计算机问世后数字图像处理概念开始得到应用。其后，图像处理系统技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理学、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域各学科之间学习和研究的对象。如今图像处理技术已给人类带来了巨大的经济和社会效益。不久的将来它不仅在理论上会有更深入的发展，在应用上亦是科学研究、社会生产乃至人类生活不可缺少的强有力的工具。 在图像处理40余年的发展历史期间，随着计算机、集成电路等技术的飞速发展，图像处理无论在算法上、系统结构上，还是在应用上以及普及的程度上都取得了长足的进展。但是，图像处理依然面临着许多挑战性的问题，其中最主要的问题就是如果实现处理速度的高速化。图像处理的速度问题是由图像数据的特点和图像处理算法的复杂性引起的，这个问题是一个长期困扰图像界的棘手问题。2.图像处理技术的应用和需求从应用图像处理技术的紧迫性来看，其应用领域主要集中在军事、工业自动化以及公共形式的帧察上。图像处理技术可以帮助人们更加客观、准确地认识世界。通过图像增强技术，可以使模糊甚至不可见的图像变得清晰明亮。另一方面，通过数字图像处理中的模式识别技术，可以将人眼无法识别的图像进行分类处理。其次，图像处理技术可以拓宽人类获取信息的视野范围。如今，数字图像已成为人类所处的信息时代的重要来源。同时，人们对计算机视频应用的需求也越来越高，从而使得高速、便捷、智能化的高性能数字图像处理设备成为未来视频设备的发展方向。dsp在图像处理上的应用也越来越广泛。dsp可应用于红外热成像系统中，生物医学图像处理上，还可应用于微观视频数字图像处理系统，红外图像直方图均衡器等各个方面。在图像处理系统中，dsp具有广泛的应用前景。1.2 dsp芯片概况1.2.1 dsp芯片的发展dsp起源于20世纪60年代到70年代，这时的dsp仅能应用于几个重要的领域。20世纪80年代的个人计算机革命促进了dsp新的应用，dsp以产品的形式进入市场。由于其数字部件具有高度的规范性，对电路参数要求不严，容易大规模集成和大规模生产，使dsp芯片迅速发展。dsp的发展历程大致分为三个阶段：20世纪70年代理论先行，20世纪80年代产品普及，20世纪90年代突飞猛进。现在主要dsp厂家包括德州仪器(ti)、朗讯(at&t)、摩托罗拉、模拟器件公司(adi)等。dsp适用于体积小，运算速度快，运算量大，功耗低等性能的便携式系统。由于图像处理的数据量大，数据处理相关性高，因此图像处理系统必须具有强大的运算能力。各种高性能dsp不仅可以满足在运算性能方面的需要，而且由于dsp的可编程性，还可以在硬件一级获得系统设计的极大灵活性。本次设计中，我选用ti公司的tms320c32作为系统的中心。世界上第一个单片dsp芯片是1978年ami公司发布的s2811，1979年美国intel公司发布的商用可编程器件2920是dsp芯片的一个主要里程碑。在这之后，最成功的dsp芯片当数美国德州仪器公司(简称ti)的一系列产品。之后相继推出了第二代、三代、四代、五代dsp。如今，ti公司的一系列dsp产品已经成为当今世界上最有影响的dsp芯片。ti公司也成为世界上最大的 dsp 芯片供应商，其dsp市场份额占全世界份额近 50。自1980年以来，dsp芯片得到了突飞猛进的发展，dsp的应用也越来越广泛。1.2.2 dsp芯片的分类dsp芯片可以按照下列三种方式进行分类1.基础特性分这是根据dsp芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，dsp芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类dsp芯片一般称为静态dsp芯片。例如，日本oki 电气公司的dsp芯片、ti公司的tms320c2xx系列芯片属于这一类。如果有两种或两种以上的dsp芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类dsp芯片称为一致性dsp芯片。例如，美国ti公司的tms320c54x就属于这一类。2.按数据格式分这是根据dsp芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的dsp芯片称为定点dsp芯片，如ti公司的tms320c1x/c2x、tms320c2xx/c5x、tms320c54x/c62xx系列，ad公司的adsp21xx系列，at&t公司的dsp16/16a，motolora公司的mc56000等。以浮点格式工作的称为浮点dsp芯片，如ti公司的tms320c3x/c4x/c8x，ad公司的adsp21xxx系列，at&t公司的dsp32/32c，motolora公司的mc96002等。不同浮点dsp芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的dsp芯片采用自定义的浮点格式，如tms320c3x，而有的dsp芯片则采用ieee的标准浮点格式，如motorola公司的mc96002、fujitsu公司的mb86232和zoran公司的zr35325等。3.按用途分按照dsp的用途来分，可分为通用型dsp芯片和专用型dsp芯片。通用型dsp芯片适合普通的dsp应用，如ti公司的一系列dsp芯片属于通用型dsp芯片。专用dsp芯片是为特定的dsp运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和fft，如motorola公司的dsp56200，zoran公司的zr34881，inmos公司的imsa100等就属于专用型dsp芯片。1.2.3 dsp芯片的选择设计dsp应用系统，选择dsp芯片是非常重要的一个环节。只有选定了dsp芯片，才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。总的来说，dsp芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。不同的dsp应用系统由于应用场合、应用目的等不尽相同，对dsp芯片的选择也是不同的。一般来说，选择dsp芯片时应考虑到如下诸多因素。1.dsp芯片的运算速度运算速度是dsp芯片的一个最重要的性能指标，也是选择dsp芯片时所需要考虑的一个主要因素。2.dsp芯片的价格dsp芯片的价格也是选择dsp芯片所需考虑的一个重要因素。如果采用价格昂贵的dsp芯片，即使性能再高，其应用范围肯定会受到一定的限制，尤其是民用产品。因此根据实际系统的应用情况，需确定一个价格适中的dsp芯片。当然，由于dsp芯片发展迅速，dsp芯片的价格往往下降较快，因此在开发阶段选用某种价格稍贵的dsp芯片，等到系统开发完毕，其价格可能已经下降一半甚至更多。3.dsp芯片的硬件资源不同的dsp芯片所提供的硬件资源是不相同的，如片内ram、rom的数量，外部可扩展的程序和数据空间，总线接口，i/o接口等。即使是同一系列的dsp芯片(如ti的tms320c54x系列)，系列中不同dsp芯片也具有不同的内部硬件资源，可以适应不同的需要。4.dsp的运算精度一般的定点dsp芯片的字长为16位，如tms320系列。但有的公司的定点芯片为24位，如motorola公司的mc56001等。浮点芯片的字长一般为32位，累加器为40位。5.dsp芯片的开发工具在dsp系统的开发过程中，开发工具是必不可少的。如果没有开发工具的支持，要想开发一个复杂的dsp系统几乎是不可能的。如果有功能强大的开发工具的支持，如c语言支持，则开发的时间就会大大缩短。所以，在选择dsp芯片的同时必须注意其开发工具的支持情况，包括软件和硬件的开发工具。6.dsp芯片的功耗在某些dsp应用场合，功耗也是一个需要特别注意的问题。如便携式的dsp设备、手持设备、野外应用的dsp设备等都对功耗有特殊的要求。目前，3.3v供电的低功耗高速dsp芯片已大量使用。7.其他除了上述因素外，选择dsp芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。有的dsp芯片可能有dip、pga、plcc、pqfp等多种封装形式。有些dsp系统可能最终要求的是工业级或军用级标准，在选择时就需要注意到所选的芯片是否有工业级或军用级的同类产品。如果所设计的dsp系统不仅仅是一个实验系统，而是需要批量生产并可能有几年甚至十几年的生命周期，那么需要考虑所选的dsp芯片供货情况如何，是否也有同样甚至更长的生命周期等。1视频采集卡处理芯片视频采集卡的硬件设计主要包括视频信号采集处理芯片和pci接口电路两部分视频采集卡的接口包括视频与pc机的接口和与模拟视频设备的接口。目前pc视频采集卡通常采用32位的pci总线接口，它插到pc机主板的扩展槽中，以实现采集卡与pc机的通讯与数据传输。采集卡至少要具有一个复合视频接口(videoin)以便与模拟视频设备相连。高性能的采集卡一般具有一个复合视频接口和一个s-video接口。一般的采集卡都支持pal和ntsc两种电视制式。在采集卡接口标准方面，有pci、pci-e、ieee 1394、usb2.0/usb3.0等，因此现在的视频采集卡基本上可以分为pci 接口数据采集卡、dv(ieee 1394)采集卡、usb高速数据采集卡和pci-e数据采集卡，当然还有采用其他视频输入输出接口的视频采集卡，比如常见的vga视频采集卡、高清hdmi采集卡等等。27130处理芯片在视频采集卡芯片方面，视频采集卡芯片，国内的硬压卡主要采用板载的dsp芯片，目前市场上存在的视频采集卡芯片主要有6800、7130、7134、7113、6820、等几种，7130采集卡，主要用于监. 控系统。常用的接口芯片有amcc s5933 ，. plx9054，常用的一体化芯片有bt878 和philips. 的saa7130/7134.【产品功能】1、 多通道实时性2、 长时间录像存储3、 智能录像管理4、 精确查询、回放功能5、 网络传输功能6、 高效成熟的压缩算法7、 场景突变检测8、 字符叠加功能9、 系统稳定性10、 良好的兼容性：能在845至945系列主板上运行，支持自带显卡和pcie等显卡类型。极其方便的播放方式：avi的录像文件在任何一台电脑上，通过window自带的播放器都可以播放【产品特性】支持一机多卡，一卡四/八路，支持pal/ntsc，各通道同时工作互不干扰。最大支持一机3卡24路。支持overldy多路同时预览，cpu占用率极低。支持mpeg 4 sdmple profile codec帧率1-30帧/秒可选支持cif video mpeg 4 encoder提供mpeg 压缩引擎，可多路视频图像进行压缩支持压缩流/预览流叠加字符，tex的功能提供动态avi图像捕获。可将动态图像捕获为jpg静态图象存盘支持windows 2000/xp/2003多通道实时性：系统采用实时并行处理技术、真正实现了1-24路的实时压缩处理。每个通道均可独立操作互不干扰，可对每个通道的高度、对比度、色度、饱和度进行调整。长时间录像存储：每路每小时占用的空间约为80-120mbytes左右。智能录像管理：每路均可根据独立的时间表在一周内灵活安排录像日程，每天可再在24小时内设置录像时段。系统自动删除过时的录像文件。系统可根据每路的报警设置进行报警录像联动处理。精细查询、回放功能：用户可根据摄像枪编号，时间段，事件等条件准确快速查找到所需要的录像文件并回放。回放时可随意快进、慢放、逐帧、逐秒、重复等方式，图像可以全屏放大。网络传输功能：系统内置网络传输功能，通过网络可实现联网计算机的“中心集中路线”或“网络分布式录像”，充分利用了网络资源，提高了系统的可靠性和可用性。网络传输采用了标准的tcp/ip协议，利用“多目广播”（multicast）技术减少了网络占用带宽，实现了“一点对多点”和“多点对多点”的应用。高效成熟的压缩算法：系统采用mpeg4/h.264算法，压缩比高，图像质量好。场景突变检测：系统具有“场景突变”检测功能，系统对光线、背景的突变能及时检测，此功能对电路“路火”和爆炸的现场特别有效。字符叠加功能：每路信号均可在图像上叠加中、英文字符甚至图形标记，位置可随意设置。系统稳定性：系统设计时充分考虑了长时间的稳定性问题，在硬件和软件中没有“异常检测”和“系统自逾”功能，系统一旦有严重异常故障，会在20秒内复位重新启动并记录下最后的运行信息资料。【系统最低配置】cpu：赛扬d2.66g以上主板：intel芯片系列（via、sis等芯片会有兼容问题，不建议使用）内存：256m或以上显卡：geforce2 32m或以上（pci-e显卡目前只支持ati芯卡）电源：额定功率300w或以上（直流输出：3.3v，27a），推荐使用航嘉冷静王钻石版系统：win2000,winxp(注意win2000,装超过120g的大硬盘，请安装大硬盘补丁)【注意】1、24路，必须用2.8g以上的cpu，否则网传会因为cpu资源太高了出问题。2、电流必须使用直流传输：3.3 v ，27a（橙色），否则会出现花屏、灰屏等不正常现象。3、监控系统不能拷到桌面运行，建议放在c盘根目录下运行（例如c：/qx2006）4、必须把颜色设为真彩色32位，否则会回放会出到低片等不正常的效果。1.3本文主要研究的内容课题研究的内容是基于pci专用芯片s5933和dsp芯片tms320c32图像处理平台的硬件设计。介绍了dsp芯片、图像处理的相关知识和硬件设计的实现。设计的图像处理平台使用专用视频输入处理芯片saa7113和cpld实现高速连续的视频帧采集。经a/d转换后传输到dsp，再经dsp处理后通过pci接口传输到pc机。在视频解码芯片saa7113和dsp之间采用cpld控制的两帧轮换方式。实现图像的隔行信号变逐行信号以及采集和处理的同步进行。在dsp与pci芯片s5933之间采用dma传输方式，实现数据流在系统中的高速传输，以满足图像处理要求。如何将pc系统的大数据空间、高运算能力与单片机的小型化结合起来,dsp器件提供了良好的解决方案。dsp器件是为数字信号处理设计的高性能处理器件,已经在通讯、图像处理、医疗等诸多领域得到了广泛的应用,而且随着大规模集成电路技术的发展,其性价比比也有很大的提高。本文介绍一种以 dsptms320c32芯片为核心的心电信号实时采集系统。目前,以心电信号自动测量、分析和诊断为主的心电工作站系统已经得到了广泛的应用,对于心脏疾病的早期预防、实时诊断发挥了较大的作用。分析传统的心电工作站系统,可以发现如下的特点：1）大多是基于pc机系统,心电信号经pc采样接口卡存储到pc上,然后由pc机进行分析处理,这在一些场合（如病人床边、家中）的数据采集时使用不方便;2）由单片机做成体积小、可以随身携带的仪器,但是,由于目前816位的单片机系统运算能力有限,而且数据空间有限,对于一些长时间的数据采集或要求较复杂算法的信号处理就无能为力了。 2系统结构21tms320c32特点tms320c32是美国ti公司浮点c3x系列dsp器件的新一代产品,它针对c30和c31进行了简化和改进,具有如下的特点：1）外接40 mhz的晶振,具有40 mflops,20mips的运算速度,32位运算精度,强大的指令系统,所有指令单周期执行;2）丰富的硬件资源,包括1个串行口,两个时钟,两个dma控制信道,优先级可以设置,4级优先中断,支持多种的寻址方式,提高了信号处理的运算能力;3）较大的寻址空间,24根地址线有近16 mb的空间,数据程序总线的宽度可变,strb0、1可定义为81632位的数据宽度和外部存储器宽度;4）外部中断触发方式可选电平边沿方式,内部中断矢量表地址可复位,程序引导可由芯片内部boot loader实现;5）增加了两种节电运行方式,低功耗。22系统主要设计指标下面是以dsp为核心的心电数据采集系统的设计框图,如图1所示,主要包括以下特点：1）多通路信号采样,可控制模拟多路开关采集16路信号,包括12路常规心电信号ecg、3路正交信号cmp和1路心率变异信号hrv;2）ad采样频率为16 khz,分辩率为12 bit,转换精度高,线性误差为12 lsb;3）大存储容量。1 mb的存储空间,能够存储多路长时心电数据及分析诊断结果;4）有可编程逻辑芯片mach实现逻辑控制; 5）其它部分,包括lcd图形点阵式液晶显示、输入按键。23信号采集系统231程序及数据存储器多路心电信号实时采集的数据量比较大,10 s的常规12路ecg信号有240 k字节的数据量。系统选用大容量的快速闪存作为存储器。c32允许可变宽度的外部存储器接口,用作数据存储时,宽度可以是81632位,用作程序存储时,宽度可以是1632位,因此,设计16位的外部存储器接口,同时用于存放应用程序和数据,两片atmel27f080构成1mb16的存储器,采用16位的存储器接口方式,减小了系统的体积。atmel 27f080的数据存储时间是70 ns,符合快速接口的要求,允许任意位置数据的存储、擦除,与dsp的连接如图2所示。dspc32的内部ram是512字,为增强其算法处理能力,外部扩展了32 kb的高速sram,由4片issi61c25615构成,其存储速度是15 ns。232多路开关和ad信号采集经放大后的多路心电信号通过多路模拟开关后输入到ad转换器,进行时分多路的信号采样。多路开关选用max336 16路选1的开关。设计信道112用作12路常规心电信号输入,信道1315用作3路正交信号的采集,信道16用作心率变异信号输入。具体采集时由dsp控制逻辑器件确定所要采集的通路。 ad转换由max196完成。max196能实现12bit模数转换,单5 v供电,内部有参考电压vref转换电路,支持10 v、5 v、010 v、05 v的电压转换范围,由控制字确定输入信号的范围,ad转换的速率可达100 ksps,具有低功耗的工作方式,输入输出引脚全部三态,与微处理器的接口简便,如图3所示。dsp往其写控制字启动ad转换,ad转换结束后,产生int信号,连到dsp的int1上,产生外部中断,dsp读取转换结果。系统的采样频率是16k,dsp的指令周期是50 ns,因此,在两次转换的间期,dsp有充足的时间进行数据处理,包括数据滤波、存储等。233mach逻辑控制部分系统的逻辑控制由mach4 6432（见图4）实现。mach4 6432是vantis公司的第二代高密度、电可擦除、cmos pld器件,逻辑容量相当于1250个等效pld门。在本系统中,mach负责产生各外设的片选信号、模拟开关的计数控制信号、按键的编码等。当a1a0给mach内部的寄存器赋值00时,输出q3q2q1q0从00001011按12进制计数,模拟开关选择常规12导心电信号;当a1a001时,输出q3q2q1q0从11001110按3进制计数,模拟开关选择3导正交心电信号;当a1a010时,输出q3q2q1q01111,模拟开关选择心率变异信号。系统设置了4个按键,用于功能选择。由mach对按键实现编码,确定按键代码d1d0,同时,产生按键中断信号连到dsp的int2引脚上。 3心电工作站的心率变异性分析心率变异性（hvr）分析目前在临床研究中受到了普遍的重视,已成为心血管疾病及心电生理研究的热点。一般处理方法是采集短时（520点）或长时（24 h）心电信号r波的间期,从多个信号处理的角度进行分析,给出关键参数。本系统对心率信号采集处理的流程如图5所示。系统设置包括设置采样频率fs1 khz,模拟开关选择第16路。由于hrv分析的对象是心电波形的rr间期,在数据采样同时,就对波形的r波进行定位,找到r波位置,计算出相邻r波的间隔rr间期后存储。dsp的高速特点使得在数据采样的同时可以进行较为复杂的信号处理,比较准确地找到r波的位置。具体采用了如下措施：1）数字滤波。采样的信号通过截止频率是150hz的低通数字滤波器,实时滤除高频的干扰信号。2）采用斜率跟踪的方法确定r波的位置。事先确定一个阈值,当采集波形的斜率变化超过阈值时,跟踪寻找斜率变化最大的位置,即r波所在的位置。采样完毕后,对rr间期进行快速分析,分析方法包括了时域的统计分析、频域的谱分析,得到多个分析结果显示在液晶显示器上。 对tms320c32的开发可以用汇编语言，也可以用c语言。使用汇编语言的优点在于运行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性，但开发速度较慢，程序的可读性差；而c语言的优势在于编程容易、调试快速、可读性好，可以大大缩短开发周期，但c语言对于其片内的没有映射地址的特殊功能寄存器不能操作，如if和ie，ar0ar7等。在c语言环境下的中断编程和boot文件（此时tms320c32工作在微机方式下，程序存于片外eprom中）的制作方法同汇编语言相比均有所不同。针对tms320c32的这些特点，笔者结合自己的实际工作经验，提出了一种基于c语言的中断编程方法及boot功能实现，并且在实时数据采集和信号处理系统中得到了实际应用。1 tms320c32的中断及中断（包括陷阱）向量表在tms320c3x系列dsp中，tms320c30和tms320c31具有映射地址固定的中断-陷阱向量表，但对于tms320c32来说，中断向量表是可以根据用户自己的需要重新定位的。其中，中断-陷阱向量表的表首指针为ittp（the interrupt-trap table pointer），由中断标志寄存器if的3116位组成。该指针左移8位（零位移入）即构成中断-陷阱向量表的表首基地址ea（ittp），如图1所示。因此，中断或者陷际的向量地址就由表首基地址ea（ittp）+表首偏移量组成。举个例子说，如果ittp的值为8801h，那么ea（ittp）=880100h，于是串行口的中断向量就位于地址为880105h的存储空间中。需要说明的是该空间存储的是中断或者陷阱的服务程序的入口地址，而不是象8031系列单片机那样存储的是中断服务程序的第一条语句。所以，当中断发生时，cpu就根据ea（ittp）的值去寻找相应的中断向量，然后跳转到相应的中断（陷阱）的服务子程序，直到程序结束。需要特别注意的是，因为对于tms320c32来说，共有24条地址线，寻址空间为16m，而ittp就占了16位，因而中断表首偏移量只能为8位，于是整个中断向量表的长度不会超过256个字。2 tms320c32的c语言开发tms320c32的开发由一整套的硬件和软件开发工具支持，包括c编程器、汇编器和链接器等。开发过程中，首先借助文本编辑器编写出自己的c语言源程序，然后通过c编程器将c语言源程序自动翻译成dsp汇编源程序。得到汇编语言的源程序后，就可以通过汇编命令生成coff目标文件（*.obj文件），随后可以用文档管理器把一个或者多个obj文件组合成一个目标文件库，或者直接在链接命令中使用obj文件。链接完毕后，就生成了可执行的coff（*.out）文件，此时可以通过jtag接口借助硬件开发工具把程序下载到用户自己的目标系统中去，然后借助软件开发和调试工具调试自己的程序。等到程序完全达到要求后，可以借助于ti公司提供的16进制变换程序把可执