基于DSP+FPGA的红外移动目标识别跟踪系统设计

作者：时间：2013-02-20 来源：网络收藏

系统硬件设计系统硬件原理框图如图2所示，为了设计和描述的方便，我们把硬件模块的电路结构划分为以下几个单元：视频接口单元、输入输出FIFO视频图像存储器、数字图像处理单元(DSP)、可编程控制器、与PC的PCI接口电路等。

图2系统硬件原理框图

1视频接口单元

红外运动目标识别与跟踪系统的视频源是红外摄像机提供的视频信号。红外摄像机有两路视频输出，即模拟视频输出和数字视频输出。本系统要求硬件模块对两路视频信号都能够进行处理。因此，必须对输入视频信号进行预处理，为数字图像处理单元(DSP)提供必要的视频数据和视频同步数据。视频接口单元框图如图3所示。

图3视频接口单元框图

2输入输出缓冲FIFO

设置输入输出缓冲FIFO的目的是在高速器件和低速器件之间设置一个缓冲区，可以避免高速器件因等待低速器件的数据而使系统的效率降低。A/D芯片送出的数字信号的时钟频率约为12MHz(模拟通道时钟12.51MHz，数字通道时钟12MHz)，而处理卡上DSP的总线频率高达50MHz，两者差异较大，所以采用输入输出缓冲FIFO是必要的。基于以上考虑，最终选用Cypress公司的CY7C4275.它的容量为32K×18，最大存取速度可达到l0ns.

3可编程控制器(FPGA)

在本系统中，FPGA控制了绝大部分单元，包括通道选择/电平转换芯片、输入输出FIFO、SRAM、DSP、PCI接口电路等。利用FPGA芯片的系统内可编程(ISP)性能，完成所有DSP外围芯片的控制逻辑;并在其中设置状态寄存器、命令字寄存器和专用寄存器，完成与主机的实时通信，接收主机传送的命令信息和向主机传送所需要的状态信息。

在本系统中，数字信道为14bit，模拟为8bit，需要由FPGA对信号进行第一次装配(区别于DSP为了显示而对图像按FGB格式进行的第二次装配)，即将数字/模拟信号/数据均转换为16bit的数据，然后将两个16bit数据装配成一个32bit的数据。

4数字图像存储器(SRAM)

红外动目标识别与跟踪系统要完成对运动目标的识别与跟踪。其实现算法必然涉及到对多帧(差分处理，至少两帧)视频图像的处理。为了给实现算法提供较为充裕的存储空间，我们选用的存储器能容纳6场视频图像。因此，最后选用的存储器是Giga Semiconductor公司的两片GS74116，其每片容量为256K×16bit，存取速度为15ns.考虑到我们视频图像每场的数据量为76800像素，两片512K的SRAM可以存下至少6张视频图像。在本系统中，我们设置了4帧图像存储空间，其余空间用于存放目标小图、DSP装配数据等，数据空间具体地址分配如图4所示。