PCI與DSP的某型導(dǎo)彈景象匹配制導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　1 引 言
　　本文從實(shí)時(shí)性和大容量?jī)煞矫娼榻B了在某型導(dǎo)彈景象匹配制導(dǎo)系統(tǒng)中通用計(jì)算機(jī)上加入DSP加速卡實(shí)現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)。利用DSP芯片的高速處理特性完成大部分的圖像處理工作，上位機(jī)只完成輔助操作和存儲(chǔ)系統(tǒng)。這種方法發(fā)揮了DSP的高速性能又具有相當(dāng)大的靈活性，而且開發(fā)工具比較完善。導(dǎo)彈景象匹配制導(dǎo)系統(tǒng)在傳輸實(shí)時(shí)景物圖像時(shí)要求足夠的傳輸速度，PCI總線速度最高可達(dá)528MB/S（66MHz、64位）。這是其他總線無法比擬的速度，如ISA總線速度只有5MB/S。另外，該系統(tǒng)中DSP的可擴(kuò)展存儲(chǔ)空間高達(dá)1GB。這完全可以滿足導(dǎo)彈景象匹配制導(dǎo)系統(tǒng)中圖像處理的需要。
　　2 基于PCI總線的DSP圖像采集系統(tǒng)
　　本系統(tǒng)主要用于敏感導(dǎo)彈飛行航線下面或目標(biāo)地區(qū)的實(shí)時(shí)景物圖像，系統(tǒng)拍下敏感到的圖像數(shù)據(jù)并傳送到DSP進(jìn)行處理，然后經(jīng)PCI總線把處理后的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，與預(yù)存在相關(guān)器中的基準(zhǔn)景物圖像比較，以獲取誤差信號(hào)，形成導(dǎo)引指令，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。當(dāng)然這套系統(tǒng)也可用于其他的視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播以及監(jiān)控系統(tǒng)，如大型超市監(jiān)控、寫字樓監(jiān)控等，其硬件系統(tǒng)基本一致，只是軟件功能有所區(qū)別。
　　系統(tǒng)采用了TI公司C6000系列DSP中的TMS320C6211［1］ ［2］作為系統(tǒng)的CPU。圖像數(shù)據(jù)通過光學(xué)成像或微波成像裝置采集并輸出模擬圖像信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；再經(jīng)FIFO輸入DSP進(jìn)行圖像的增強(qiáng)、分割、特征提取和數(shù)據(jù)壓縮等；然后輸出信號(hào)經(jīng)PCI解碼芯片轉(zhuǎn)換為符合PCI總線規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過PCI總線接口傳到上位機(jī)。系統(tǒng)的控制邏輯由EPLD（Erasable Programmable Logic Device）控制器實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖１所示：
　　
　　（1）視頻解碼芯片
　　系統(tǒng)中采集的圖像信號(hào)采用Philips公司的SAA7111A［3］完成A/D轉(zhuǎn)換。SAA7111A允許四路模擬視頻輸入，具有兩個(gè)模擬處理通道，支持四路CVBS模擬信號(hào)或二路Y/C模擬信號(hào)或二路CVBS信號(hào)和一路Y/C信號(hào)。SAA7111A對(duì)攝像頭輸入的標(biāo)準(zhǔn)PAL格式的模擬圖像信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后輸出符合CCIR601格式的4:2：2的16位YUV數(shù)據(jù)到FIFO。其中亮度信號(hào)Y為8位、色度信號(hào)Cr和Cb合為8位數(shù)據(jù)。FIFO采用IDT公司的IDT72V215LB芯片，F(xiàn)IFO的深度為512×18bit，支持STANDARD（標(biāo)準(zhǔn)）和FWFT（First Word Fall－Through，首字直接通過）兩種工作模式。按照CCIR601［4］格式，YUV圖像分辨率為720×576象素，當(dāng)按行輸出時(shí)，SAA7111A輸出數(shù)據(jù)流大小為：720×16＝1440bit。因?yàn)镈SP通過32位的SBSRAM接口與FIFO通信，故YUV數(shù)據(jù)寫入FIFO時(shí)需要在FIFO之間實(shí)現(xiàn)乒乓切換。這時(shí)一行720×16bit的數(shù)據(jù)在兩片F(xiàn)IFO中存儲(chǔ)變?yōu)?60×32bit。兩片F(xiàn)IFO可以滿足上述要求。FIFO的初始化及時(shí)序由
　　EPLD實(shí)現(xiàn)。
　?。?）DSP圖像處理模塊
　　TMS320C6211是TI公司發(fā)布的面向視頻處理領(lǐng)域的新款高速數(shù)字處理芯片，適用于移動(dòng)通信基站、圖像監(jiān)控、雷達(dá)系統(tǒng)等對(duì)速度要求高和高度智能化的應(yīng)用領(lǐng)域。存儲(chǔ)空間分兩部分：
　　運(yùn)行過程的臨時(shí)數(shù)據(jù)存在Winbond公司的兩片128Mbit的W981216BH［5］中；系統(tǒng)程序則固化在FLASH存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器選用AMD公司生產(chǎn)的8Mbit的AM29LV800B。Flash存儲(chǔ)器具有在線重寫入功能。這對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)程序的修改和升級(jí)都帶來了很大的方便?；赥MS320C6211的圖像處理系統(tǒng)框圖如圖2所示：