通用數字圖像處理系統的製作方法
2023-10-08 19:46:04 3
專利名稱：通用數字圖像處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數字圖像處理系統，特別涉及一種針對數字視頻的通用圖像處理系統，屬於圖像處理領域。
背景技術：
當今的圖像處理基本都是採用數字處理技術。但是在現有技術中，都是針對專門的應用，設計專用的數字圖像處理電路。這種針對不同系統設計不同專用電路的做法將會大大增加項目開發的時間、風險以及成本。在數字圖像處理電路中，雖然不同的系統存在不同的需求，但是在不同的專用系統之間其實存在著一些共性的需求和設計。如果能對這些共性的需求和設計進行分析和提取，設計一款小型化，通用性及功能性強的數字處理核心系統，針對不同應用環境只需配以少量外圍電路，即可滿足具體項目要求，將是十分有意義的。但是在現有技術中，還未見有相關通用數字圖像處理電路的報導。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的問題，設計一款小型化，通用性及功能性強的數字處理核心電路，使其能夠適應不同項目的需求。本發明提供了一種通用數字圖像處理系統，包括數字處理模塊、存儲模塊、VGA模塊、PAL模塊、通用輸入輸出接口模塊、通用異步串行收發器，其中數字處理模塊用於根據具體應用編制處理程序並實現核心的計算和處理；存儲模塊用於存儲圖像以及參數數據；VGA模塊用於將數字處理模塊輸出的數位訊號轉換成VGA信號並輸出；PAL模塊用於將數字處理模塊輸出的數位訊號轉換成PAL信號並輸出；通用輸入輸出接口模塊為用戶提供與數字處理模塊連接的用戶可以自定義的I/O 接口 ；通用異步串行收發器實現RS422差分電平與單端電平間的轉換，實現與上位機的全雙工通信。優選的，本發明所述各模塊均集成在一塊電路板上。這樣可以實現系統的小型化和使用的便捷性。為方便各種圖像處理算法以及使用要求，優選的，存儲模塊包括多個外圍存儲器。 為滿足高實時性的要求，需要配備SRAM ；為滿足某些算法需要存儲大量圖像的要求，需要配備大容量SDRAM ；為滿足某些數據掉電不丟失，以及能夠存儲圖像數據，需要配備flash。數字處理模塊與所有外圍存儲器的拓撲結構為星型，即所有外圍存儲器都只與數字處理模塊相連接，互相之間均為獨立。與現有技術不同，系統中的多個外圍存儲器之間不共用地址線和數據線，這樣數字處理模塊可以方便的對任何一個外圍存儲器進行操作。如果需要對外圍存儲器進行聯合操作，可以通過在數字處理模塊內部進行信號合併來實現。優選的，通用輸入輸出接口模塊包括兩個通用輸入輸出接口。當系統提供的資源
3不夠需要擴展的時候，可以將一個接口作為輸入接口，另一個接口作為輸出接口，並將一個系統的輸入接口與另一個系統的輸出接口連接，這樣通過級聯的形式，實現資源的擴展。有益效果本發明提供了一種小型化的通用數字圖像處理系統，可靈活接收多路數字視頻， 處理結果可以數字視頻的形式送出，也可以PAL或VGA模擬信號的形式輸出，並且可通過 UART實現與計算機的通信。本發明電路佔用空間小，功能完善，能滿足各種情況下的應用。
圖1為一種通用數字圖像處理系統的拓撲結構圖。圖2為一種通用數字圖像處理系統頂層關鍵晶片分布示意圖(電路頂視圖)。圖3為一種通用數字圖像處理系統底層關鍵晶片分布示意圖(電路底視圖)。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1為根據本發明實現的一種通用數字圖像處理系統的拓撲結構圖。數字處理模塊是系統的核心器件，應該選擇功能性強，通用性強，設計可方便更改的數字處理器件。高性能的FPGA(I)，是滿足該條件的首選器件。如圖1所示，整個系統以FPGA(I)為核心處理器件，外圍包括4片同步SRAMO)，一片 NAND flash (7)，一片 SDRAM (6)，一片 VGA DA (3)，一片 PALDA (4)，兩片 RS422 差分電平轉換晶片(5)，兩路各60腳數字接口(8)。所有器件均集成在一塊電路板上。可以對電路板進行設計，使各器件合理分布在電路板的正反兩面。整個電路板長12cm，寬7cm。FPGA放置於電路板正面中央，如圖2所示，由於外圍設備較多且均獨立連接，因此主晶片需要選擇IO管腿較多的型號。當前具體使用型號為 )(C5VLX50T-FF1136(9)，該型晶片用戶可用IO達480個。在具體應用時可根據情況選擇規模適當的FPGA。同步SRAM型號為IDT71V65803，該型SRAM的讀寫速度可達到150MHz，數據寬度 16bit。由於電路板面積有限，兩塊放置於正面FPGA右側，如圖2(13) (14)；另外兩塊放置於對應背面，如圖3(18) (19)。Nand flash型號K9F4G08U0A，位置如圖3 (21)，容量4Gbit，最小讀寫周期可達 25ns，數據寬度8bit。SDRAM型號MT48LC4M32B2P-6，位置如圖3 (20)，容量128Mbit，讀寫速度可達到 166MHz，數據寬度 32bit。RS422接口採用MAX3077EESA晶片(15) (16)進行單端電平至差分電平的轉換， RS422接口最高波特率可達115200，傳輸最遠距離約1219米。PAL制DA選擇SAA7121H(11)，可將CCIR656數字視頻轉換為PAL模擬視頻。其參數可通過I2C總線，進行配置。VGA模擬信號選擇ADV7123 (12)，該型DA不需要配置，只需要提供相應的同步時鐘，RGB數位訊號，即可轉換為對應RGB模擬信號。對外數字接口，採用路60腳接插件，管腿間距1. 27mm，其中自定義信號38路TTL
4電平，還可提供12V，3. 3V電源。兩個接插件分別位於圖2(10)，圖3(17)。電路正常工作時供電12V，功耗約5W，電路資源足以實現多種圖像處理功能的實現，當資源不足時還可通過數字視頻輸出交給後級電路處理。應該理解的是，本實施例只是本發明實施的具體實例，不應該是本發明保護範圍的限制。在不脫離本發明的精神與範圍的情況下，對上述內容進行等效的修改或變更均應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
權利要求
1.一種通用數字圖像處理系統，包括數字處理模塊、存儲模塊、VGA模塊、PAL模塊、通用輸入輸出接口模塊、通用異步串行收發器，其中數字處理模塊用於根據具體應用編制處理程序並實現核心的計算和處理； 存儲模塊用於存儲圖像以及參數數據；VGA模塊用於將數字處理模塊輸出的數位訊號轉換成VGA信號並輸出； PAL模塊用於將數字處理模塊輸出的數位訊號轉換成PAL信號並輸出； 通用輸入輸出接口模塊為用戶提供與數字處理模塊連接的用戶可以自定義的I/O接口；通用異步串行收發器實現RS422差分電平與單端電平間的轉換，實現與上位機的全雙工通信。
2.根據權利要求1所述的一種通用數字圖像處理系統，其特徵在於，所有模塊均集成在一塊電路板的正反兩面。
3.根據權利要求1或2所述的一種通用數字圖像處理系統，其特徵在於，所述存儲模塊包括至少一個 SRAM (2)、SDRAM (6)和 flash (7)。
4.根據權利要求3所述的一種通用數字圖像處理系統，其特徵在於，所述數字處理模塊與存儲模塊中的有外圍存儲器的拓撲結構為星型，即所有外圍存儲器都只與數字處理模塊相連接，互相之間均為獨立，外圍存儲器之間不共用地址線和數據線。
5.根據權利要求1或2所述的一種通用數字圖像處理系統，其特徵在於，所述通用輸入輸出接口模塊包括兩個通用輸入輸出接口，一個提供系統的輸入信號(10)，一個提供系統的輸出信號(17)。
6.根據權利要求3所述的一種通用數字圖像處理系統，其特徵在於，所述數字處理模土夬採用 XC5VLX50T-FF1136 晶片(9)，同步 SRAM 型號為 IDT71V65803，Nand flash 型號為 K9F4G08U0A(21)，SDRAM 型號為 MT48LC4M32B2P-6 (20)，VGA 模塊選擇 ADV7123 (12)，PAL 模塊選擇SAA7121H(11)，通用輸入輸出接口模塊採用路60腳接插件(10)，通用異步串行收發器採用 MAX3077EESA 晶片(15)。
全文摘要
本發明涉及一種通用數字圖像處理系統，包括數字處理模塊、存儲模塊、VGA模塊、PAL模塊、通用輸入輸出接口模塊、通用異步串行收發器，其中數字處理模塊用於根據具體應用編制處理程序並實現核心的計算和處理；存儲模塊用於存儲圖像以及參數數據；VGA模塊用於將數字處理模塊輸出的數位訊號轉換成VGA信號並輸出；PAL模塊用於將數字處理模塊輸出的數位訊號轉換成PAL信號並輸出；通用輸入輸出接口模塊為用戶提供與數字處理模塊連接的用戶可以自定義的I/O接口；通用異步串行收發器實現RS422差分電平與單端電平間的轉換，實現與上位機的全雙工通信。本發明提供了一種小型化的通用數字圖像處理系統，電路佔用空間小，功能完善，能滿足各種情況下的應用。
文檔編號H04N5/14GK102158679SQ20111008746
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者範永傑, 金偉其 申請人:北京理工大學