來源：電子設計應用/華東師范大學信息學院電子系程林 徐曄 鄭正奇

    引言

    隨著多媒體和網(wǎng)絡技術的發(fā)展,數(shù)字圖像大信息量的特點對圖像壓縮技術的要求越來越高，因此，專用高速數(shù)字信息處理技術成為發(fā)展的方向。其中，在硬件技術中，ti 推出的c5000系列dsp將數(shù)字信號處理器的處理能力提升到了一個新的高度，使信號處理系統(tǒng)的研究重點又回到軟件算法上。在壓縮算法研究方面，dct、小波等多個算法因為其高可靠性和高效性也越來越受到青睞。

    系統(tǒng)硬件設計

    tms320c5409作為主處理器的可行性分析

    tms320c5409時鐘頻率為100mhz，性價比極高。采用圍繞1組程序總線、3組數(shù)據(jù)總線和4組地址總線建立的改進型哈佛結構,取址和讀數(shù)可同時進行。有獨立的硬件乘法器,有利于實現(xiàn)優(yōu)化卷積、數(shù)字濾波、fft、矩陣運算等算法中的大量重復乘法運算。具有循環(huán)尋址、位倒序等特殊指令，這些指令使fft、卷積等運算中的尋址、排序及計算速度大大提高。有一組或多組獨立的dma總線，與cpu的程序、數(shù)據(jù)總線并行工作。

    在本系統(tǒng)中，tms320c5409作為主處理器，任務是實現(xiàn)jpeg壓縮編碼。

    通過分析不難得到，當處理一幀大小為640×480的圖像時，作jpeg壓縮編碼

    所需要的時間為:

    t=62×10(ns)×640×480=0.19866s，

    當所處理的圖像分辨率更小時，則壓縮每幀所花的時間更少，這對于應用在對實時性要求不是很高的場合是完全可行的。

    硬件設計框圖

    圖1 圖像處理系統(tǒng)結構框圖

    圖1是基于tms320c5409的圖像處理系統(tǒng)結構圖。c5409為中央處理器，sram為dsp片外擴展數(shù)據(jù)存儲器，eeprom為脫機工作時的程序存儲器，用于存儲系統(tǒng)的引導程序和其它應用程序， a/d轉換部分負責把轉換為數(shù)字信號的圖像存入幀存儲器中。地址譯碼、圖像采集系統(tǒng)控制電路產(chǎn)生本系統(tǒng)各部分的地址譯碼信號，使之映射到不同的地址區(qū)域，并控制adc進行圖像采集，這部分由cpld控制;圖像采集芯片的寄存器控制由51單片機完成。

    圖 2 存儲器擴展示意圖

    存儲空間的擴展方案

    經(jīng)過a/d轉換的原始圖像數(shù)據(jù)是非常大的，tms320c5409的內(nèi)部僅有32kb的ram和16kb的rom ，不能滿足需要，因此，必須擴展存儲器來存放原始圖像數(shù)據(jù)和應用程序。本文考慮外接64kb的ram和512kb的flash，ram使用cypress公司的cy7c1021v33， flash采用sst公司的sst39vf512。由于 c5409的數(shù)據(jù)空間僅為64kb，因此采用內(nèi)存頁擴展技術。c5409的擴展輸出口1q和2q作為擴展內(nèi)存的頁選擇信號。用c5409的a15引腳和xf引腳通過3/8譯碼器來控制擴展存儲器片選信號的產(chǎn)生，當a15=0時，選擇片內(nèi)ram；當a15=1,xf=0時選擇片外sram；當a15=1,xf=1時選擇片外flash；存儲器的擴展如圖2所示。將外部擴展ram的64kb中的48kb用于存放原始圖像數(shù)據(jù)，16kb用于存放壓縮后的圖像和程序以及暫存的數(shù)據(jù)。

    dsp芯片電源電路設計

    電源設計中需要考慮的主要問題是功率和散熱。功率要求:電流的消耗主要取決于器件的激活度，即cpu的激活度，外設功耗主要取決于正在工作的外設及其速度，與cpu相比，外設功耗是比較小的。以tms320c5409為例，進行fft運算時，需要的電源電流最大。因此在設計電源時，必須考慮在電源電流和實際需用電流之間留有一定裕量，因為峰值電流會更大，裕量至少是20%。

    來源：電子設計應用/華東師范大學信息學院電子系程林 徐曄 鄭正奇

    引言

    隨著多媒體和網(wǎng)絡技術的發(fā)展,數(shù)字圖像大信息量的特點對圖像壓縮技術的要求越來越高，因此，專用高速數(shù)字信息處理技術成為發(fā)展的方向。其中，在硬件技術中，ti 推出的c5000系列dsp將數(shù)字信號處理器的處理能力提升到了一個新的高度，使信號處理系統(tǒng)的研究重點又回到軟件算法上。在壓縮算法研究方面，dct、小波等多個算法因為其高可靠性和高效性也越來越受到青睞。

    系統(tǒng)硬件設計

    tms320c5409作為主處理器的可行性分析

    tms320c5409時鐘頻率為100mhz，性價比極高。采用圍繞1組程序總線、3組數(shù)據(jù)總線和4組地址總線建立的改進型哈佛結構,取址和讀數(shù)可同時進行。有獨立的硬件乘法器,有利于實現(xiàn)優(yōu)化卷積、數(shù)字濾波、fft、矩陣運算等算法中的大量重復乘法運算。具有循環(huán)尋址、位倒序等特殊指令，這些指令使fft、卷積等運算中的尋址、排序及計算速度大大提高。有一組或多組獨立的dma總線，與cpu的程序、數(shù)據(jù)總線并行工作。

    在本系統(tǒng)中，tms320c5409作為主處理器，任務是實現(xiàn)jpeg壓縮編碼。

    通過分析不難得到，當處理一幀大小為640×480的圖像時，作jpeg壓縮編碼

    所需要的時間為:

    t=62×10(ns)×640×480=0.19866s，

    當所處理的圖像分辨率更小時，則壓縮每幀所花的時間更少，這對于應用在對實時性要求不是很高的場合是完全可行的。

    硬件設計框圖

    圖1 圖像處理系統(tǒng)結構框圖

    圖1是基于tms320c5409的圖像處理系統(tǒng)結構圖。c5409為中央處理器，sram為dsp片外擴展數(shù)據(jù)存儲器，eeprom為脫機工作時的程序存儲器，用于存儲系統(tǒng)的引導程序和其它應用程序， a/d轉換部分負責把轉換為數(shù)字信號的圖像存入幀存儲器中。地址譯碼、圖像采集系統(tǒng)控制電路產(chǎn)生本系統(tǒng)各部分的地址譯碼信號，使之映射到不同的地址區(qū)域，并控制adc進行圖像采集，這部分由cpld控制;圖像采集芯片的寄存器控制由51單片機完成。

    圖 2 存儲器擴展示意圖

    存儲空間的擴展方案

    經(jīng)過a/d轉換的原始圖像數(shù)據(jù)是非常大的，tms320c5409的內(nèi)部僅有32kb的ram和16kb的rom ，不能滿足需要，因此，必須擴展存儲器來存放原始圖像數(shù)據(jù)和應用程序。本文考慮外接64kb的ram和512kb的flash，ram使用cypress公司的cy7c1021v33， flash采用sst公司的sst39vf512。由于 c5409的數(shù)據(jù)空間僅為64kb，因此采用內(nèi)存頁擴展技術。c5409的擴展輸出口1q和2q作為擴展內(nèi)存的頁選擇信號。用c5409的a15引腳和xf引腳通過3/8譯碼器來控制擴展存儲器片選信號的產(chǎn)生，當a15=0時，選擇片內(nèi)ram；當a15=1,xf=0時選擇片外sram；當a15=1,xf=1時選擇片外flash；存儲器的擴展如圖2所示。將外部擴展ram的64kb中的48kb用于存放原始圖像數(shù)據(jù)，16kb用于存放壓縮后的圖像和程序以及暫存的數(shù)據(jù)。

    dsp芯片電源電路設計

    電源設計中需要考慮的主要問題是功率和散熱。功率要求:電流的消耗主要取決于器件的激活度，即cpu的激活度，外設功耗主要取決于正在工作的外設及其速度，與cpu相比，外設功耗是比較小的。以tms320c5409為例，進行fft運算時，需要的電源電流最大。因此在設計電源時，必須考慮在電源電流和實際需用電流之間留有一定裕量，因為峰值電流會更大，裕量至少是20%。