基于FPGA的多DSP红外实时图像处理系统电路设计

1．2．1 与HotLink电路接口

HotLink是点对点物理层器件(PHY)的世界领先供应商Cypress导体公司产品，高集成度HotLink收发器是市面上销售的同类产品中灵活性最强的芯片之一，它提供了很宽的工作范围(0．2～1．5Gb／s)、可旁路8 B／10 B编码和备用输出。每款HotLink独立通道器件都在一个单片解决方案中集成了发送、接收、先入先出(FIFO)和编码器／解码器(ENDEC)功能，为用户提供了稳定性和通用性最好的高速图像数据传输解决方案。在此选用CY7B923作为发送芯片，将采集到的图像数据通过HotLink接口发送到图像记录设备进行记录。

1．2．2 扩展存储器接口

FPGA外接SDRAM做为外扩存储器。SDRAM芯片选用HY57V561620，该芯片为16位的SDRAM，工作频率为100 MHz。SDRAM工作状态转换图如下：

1．2．3 与视频显示电路接口

显示电路中选用的数／模转换芯片为ADI公司的ADV7122芯片，该芯片为三通道10 b的视频数／模转换芯片。

1．3 四端口存储器电路设计

四端口存储器使用IDT公司的IDT70V5388芯片。该芯片为64K×18 b的同步四端口存储器，4个端口可同时对存储器的任何地址进行操作，每个端口的最大输出速率为200 MHz，因此4个端口总的数据带宽为14 Gb／s。

存储器每个端口都设置有邮箱中断功能，这一功能能够很好地实现与各个端口相连器件的相互通信。选择邮箱中断功能后，每个端口给分配一个邮箱，当某一端口向其他端口的邮箱写入数据时，该端口将会产生邮箱中断。PORT1向PORT2的邮箱地址(0xFFFE)进行写操作，PORT2将产生邮箱中断，PORT2对该邮箱地址进行读操作之后清除邮箱中断。

1．4DSP电路设计

DSP芯片选用Ti公司的TMS32C6414 EGLZA6E3，其主频为600 MHz。TMS320C6414是TI公司高性能的定点DSP。该芯片采用超长指令字结构(VLIW)，每个时钟周期可以执行8个32位指令。

2 系统工作流程及软件设计

系统上电后，DSP1从与其连接的FLASH芯片中读出非均匀性校正算法所需的系数，传送给FPGA，FPGA对图像进行校正，校正结果写入四端口RAM，图像拉伸显示模块和数字图像记录模块。3个DSP可以从四端口RAM中读取图像信息，并行进行图像处理工作。

2．1 非均匀性较正算法设计

非均匀性是指凝视成像探测器在外界同一均匀光学场输入时各单元输出的不一致性。焦平面阵列探测器的非均匀性高达10％～30％，因此焦平面探测器在使用时必须进行非均匀性校正。非均匀性校正算法中，两点校正算法是最常用的算法，该算法的计算量非常小，校正一个点只需1次加运算和1次乘运算，有利用系统实时实现。

两点校正公式为：V’=GV+O。其中，V为探测器单元的实际输出值，V’为校正后的值，G为校正增益，O为校正偏移量值。G和O利用测量两个不同温度点的探测器响应计算得出，预先存入FLASH芯片中。系统正常工作时，DSP将系数从FLASH芯片中读出非均匀性校正算法所需的系数，用乒乓方式写入四端口RAM中。每写完1块数据区后利用四端口RAM的中断信号通知FPGA将系数读走，FPGA将得到的系数依次存入SDRAM中。系数传送完毕后，FPGA开始接收探测器数字图像信息，同时将校正系数读出，对原始红外图像进行乘加运算。工作流程见图3。