CN102158679B

CN102158679B - 通用数字图像处理系统

Info

Publication number: CN102158679B
Application number: CN 201110087461
Authority: CN
Inventors: 金伟其; 范永杰
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: CN102158679A

Abstract

本发明涉及一种通用数字图像处理系统，包括数字处理模块、存储模块、VGA模块、PAL模块、通用输入输出接口模块、通用异步串行收发器，其中：数字处理模块用于根据具体应用编制处理程序并实现核心的计算和处理；存储模块用于存储图像以及参数数据；VGA模块用于将数字处理模块输出的数字信号转换成VGA信号并输出；PAL模块用于将数字处理模块输出的数字信号转换成PAL信号并输出；通用输入输出接口模块为用户提供与数字处理模块连接的用户可以自定义的I/O接口；通用异步串行收发器实现RS422差分电平与单端电平间的转换，实现与上位机的全双工通信。本发明提供了一种小型化的通用数字图像处理系统，电路占用空间小，功能完善，能满足各种情况下的应用。

Description

通用数字图像处理系统

技术领域

本发明涉及一种数字图像处理系统，特别涉及一种针对数字视频的通用图像处理系统，属于图像处理领域。

背景技术

当今的图像处理基本都是采用数字处理技术。但是在现有技术中，都是针对专门的应用，设计专用的数字图像处理电路。这种针对不同系统设计不同专用电路的做法将会大大增加项目开发的时间、风险以及成本。在数字图像处理电路中，虽然不同的系统存在不同的需求，但是在不同的专用系统之间其实存在着一些共性的需求和设计。如果能对这些共性的需求和设计进行分析和提取，设计一款小型化，通用性及功能性强的数字处理核心系统，针对不同应用环境只需配以少量外围电路，即可满足具体项目要求，将是十分有意义的。但是在现有技术中，还未见有相关通用数字图像处理电路的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题，设计一款小型化，通用性及功能性强的数字处理核心电路，使其能够适应不同项目的需求。

本发明提供了一种通用数字图像处理系统，包括数字处理模块、存储模块、VGA模块、PAL模块、通用输入输出接口模块、通用异步串行收发器，其中：

数字处理模块用于根据具体应用编制处理程序并实现核心的计算和处理；

存储模块用于存储图像以及参数数据；

VGA模块用于将数字处理模块输出的数字信号转换成VGA信号并输出；

PAL模块用于将数字处理模块输出的数字信号转换成PAL信号并输出；

通用输入输出接口模块为用户提供与数字处理模块连接的用户可以自定义的I/O接口；

通用异步串行收发器实现RS422差分电平与单端电平间的转换，实现与上位机的全双工通信。

优选的，本发明所述各模块均集成在一块电路板上。这样可以实现系统的小型化和使用的便捷性。

为方便各种图像处理算法以及使用要求，优选的，存储模块包括多个外围存储器。为满足高实时性的要求，需要配备SRAM；为满足某些算法需要存储大量图像的要求，需要配备大容量SDRAM；为满足某些数据掉电不丢失，以及能够存储图像数据，需要配备flash。

数字处理模块与所有外围存储器的拓扑结构为星型，即所有外围存储器都只与数字处理模块相连接，互相之间均为独立。与现有技术不同，系统中的多个外围存储器之间不共用地址线和数据线，这样数字处理模块可以方便的对任何一个外围存储器进行操作。如果需要对外围存储器进行联合操作，可以通过在数字处理模块内部进行信号合并来实现。

优选的，通用输入输出接口模块包括两个通用输入输出接口。当系统提供的资源不够需要扩展的时候，可以将一个接口作为输入接口，另一个接口作为输出接口，并将一个系统的输入接口与另一个系统的输出接口连接，这样通过级联的形式，实现资源的扩展。

有益效果

本发明提供了一种小型化的通用数字图像处理系统，可灵活接收多路数字视频，处理结果可以数字视频的形式送出，也可以PAL或VGA模拟信号的形式输出，并且可通过UART实现与计算机的通信。本发明电路占用空间小，功能完善，能满足各种情况下的应用。

附图说明

图1为一种通用数字图像处理系统的拓扑结构图。

图2为一种通用数字图像处理系统顶层关键芯片分布示意图(电路顶视图)。

图3为一种通用数字图像处理系统底层关键芯片分布示意图(电路底视图)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为根据本发明实现的一种通用数字图像处理系统的拓扑结构图。数字处理模块是系统的核心器件，应该选择功能性强，通用性强，设计可方便更改的数字处理器件。高性能的FPGA(1)，是满足该条件的首选器件。

如图1所示，整个系统以FPGA(1)为核心处理器件，外围包括4片同步SRAM(2)，一片NAND flash(7)，一片SDRAM(6)，一片VGA DA(3)，一片PALDA(4)，两片RS422差分电平转换芯片(5)，两路各60脚数字接口(8)。所有器件均集成在一块电路板上。可以对电路板进行设计，使各器件合理分布在电路板的正反两面。

整个电路板长12cm，宽7cm。FPGA放置于电路板正面中央，如图2所示，由于外围设备较多且均独立连接，因此主芯片需要选择IO管腿较多的型号。当前具体使用型号为XC5VLX50T-FF1136(9)，该型芯片用户可用IO达480个。在具体应用时可根据情况选择规模适当的FPGA。

同步SRAM型号为IDT71V65803，该型SRAM的读写速度可达到150MHz，数据宽度16bit。由于电路板面积有限，两块放置于正面FPGA右侧，如图2(13)(14)；另外两块放置于对应背面，如图3(18)(19)。

Nand flash型号K9F4G08UOA，位置如图3(21)，容量4Gbit，最小读写周期可达25ns，数据宽度8bit。

SDRAM型号MT48LC4M32B2P-6，位置如图3(20)，容量128Mbit，读写速度可达到166MHz，数据宽度32bit。

RS422接口采用MAX3077EESA芯片(15)(16)进行单端电平至差分电平的转换，RS422接口最高波特率可达115200，传输最远距离约1219米。

PAL制DA选择SAA7121H(11)，可将CCIR656数字视频转换为PAL模拟视频。其参数可通过I2C总线，进行配置。

VGA模拟信号选择ADV7123(12)，该型DA不需要配置，只需要提供相应的同步时钟，RGB数字信号，即可转换为对应RGB模拟信号。

对外数字接口，采用路60脚接插件，管腿间距1.27mm，其中自定义信号38路TTL电平，还可提供12V，3.3V电源。两个接插件分别位于图2(10)，图3(17)。

电路正常工作时供电12V，功耗约5W，电路资源足以实现多种图像处理功能的实现，当资源不足时还可通过数字视频输出交给后级电路处理。

应该理解的是，本实施例只是本发明实施的具体实例，不应该是本发明保护范围的限制。在不脱离本发明的精神与范围的情况下，对上述内容进行等效的修改或变更均应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种通用数字图像处理系统，包括数字处理模块、存储模块、VGA模块、PAL模块、通用输入输出接口模块、通用异步串行收发器，其中：

存储模块用于存储图像以及参数数据；

2.根据权利要求1所述的一种通用数字图像处理系统，其特征在于，所有模块均集成在一块电路板的正反两面。

3.根据权利要求1或2所述的一种通用数字图像处理系统，其特征在于，所述存储模块包括至少一个SRAM(2)、SDRAM(6)和flash(7)。

4.根据权利要求3所述的一种通用数字图像处理系统，其特征在于，所述数字处理模块与存储模块中的有外围存储器的拓扑结构为星型，即所有外围存储器都只与数字处理模块相连接，互相之间均为独立，外围存储器之间不共用地址线和数据线。

5.根据权利要求1或2所述的一种通用数字图像处理系统，其特征在于，所述通用输入输出接口模块包括两个通用输入输出接口，一个提供系统的输入信号(10)，一个提供系统的输出信号(17)。

6.根据权利要求3所述的一种通用数字图像处理系统，其特征在于，所述数字处理模块采用XC5VLX50T-FF1136芯片(9)，同步SRAM型号为IDT71V65803，Nand flash型号为K9F4G08UOA(21)，SDRAM型号为MT48LC4M32B2P-6(20)，VGA模块选择ADV7123(12)，PAL模块选择SAA7121H(11)，通用输入输出接口模块采用路60脚接插件(10)，通用异步串行收发器采用MAX3077EESA芯片(15)。