基于dm642的图像处理平台硬件设计本科毕业设计论文(编辑修改稿)

基于dm642的图像处理平台硬件设计本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

PIO）引脚 ● 灵活的 PLL 时钟发生器 ● 支持 （ JTAG）边界扫描接口 ● 548 引脚球栅阵列（ BGA）封装（ GDK 和 ZDK 支持）， ● 548 引脚球栅阵列（ BGA）封装（ GNK 支持）， ● 毕业设计（论文）报告纸 9 第三 章 Altium Designer 的使用 PROTEL 概述 PROTEL 是 ALTUUM 公司（前身为 PORTEL 公司）在 20 世纪 80 年代末推出的电 路行业的 CAD 软件，它当之无愧地排在众多 EDA 软件的前面，是电路设计者的首选软件。 它较早在国内使用，普及率也最高，有些高校的电路专业还专门开设了课程来学习它。 早期的PROTEL 主要作为印刷板自动布线工具使用，运行在 DOS 环境，对硬件的要求很低，在无硬盘 286 机的 1M 内存下就能运行。 它的功能较少，只有电原理图绘制与印刷板设计功能，印刷板自动布线的布通率也低。 现在的 PROTEL 已发展到 Altium Designer 的使用 ，是个庞大的 EDA 软件，是个完整的全方位电路设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路 与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server （客户 /服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如 ORCAD、 PSPICE、 EXCEL 等。 使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度 PCB 的 100％布通率。 下面简要的介绍一下 Protel 这个软件的发展历史。 随着计算机业的发展，从 80 年代中期计算机应用进入各个领域。 在这种背景下， 888 年由美国 ACCEL Technologies Inc 推出了第一个应用于电子线路设计软件包 ——TANGO，这个软件包开创了电子设计自动化（ EDA）的先河。 这个软件包现在看来比较简陋，但在当时给电子线路设计带来了设计方法和方式的革命，人们纷纷开始用计算机来设计电子线路，直到今天在国内许多科研单位还在使用这个软件包。 随着电子业的飞速发展， TANGO 日益显示出其不适应时代发展需要的弱点。 为了适应科学技术的发展， Protel Technology 公司以其强大的研发能力推出了 Protel For Dos 作为 TANGO 的升级版本，从此 Protel 这个名字在业内日益响亮。 八十年代末， Windows 系统开始日益流行，许多应用软件也纷纷开始支持 Windows 操作系统。 Protel也不例外，相继推出了 Protel For Windows 、 Protel For 等版本。 这些版本的可视化功能给用户设计电子线路带来了很大的方便，设计者再也不用记一些繁琐的命令，也让用户体会到资源共享的乐趣。 九十年代中， Win95 开始出现， Protel 也紧跟潮流，推出了基于 Win95 的 版本。 毕业设计（论文）报告纸 10 版本的 Protel 加入了新颖的主从式结构，但在自 动布线方面却没有什么出众的表现。 另外由于 版本的 Protel是 16 位和 32 位的混合型软件不太稳定。 98 年， Prote 公司推出了给人全新感觉的 Proel98。 Protel98 以其出众的自动布线能力获得了业内人士的一直好评。 99 年， Protel 公司又推出了最新一代的电子线路设计系统 ——Protel99。 在 Protel99 中加入了许多全新的特色。 20xx 年， Protel Technologies 公司兼并例了美国著名的 EDA 公司 ACCEL（ PCDA），并随后推出了 Protel99 SE。 20xx 年， Protel Technologies 更名为 Alitium 公司，并于 20xx 年推出了 Protel DXP，而且不断升级。 20xx 年 Alitium 公司推出了 Protel 系列的 Altium Designer。 20xx 年 Altium 公司推出 Protel系列的最新高端版本 Altium Designer 总之， Protel 是 Altium 公司推出的优秀的电子设计自动化（ EDA）设计工具软件，经过不断的更新和优化，它现已具有集原理图设计和 FPGA 的前端设计输入；功能强大的 PCB 板极设计；智能的拓扑逻辑自动布线器；完全兼容 SPICE 的混合信号仿真、 FPGA 仿真、信号完全性分析等多种仿真验证功能。 保证从电学原理设计开始直到生产制造文件输出的无缝连接，是当今世界最先进、应用最广泛的 EDA 软件之一。 Altium Designer 的介绍 在本次毕业设计中，我主要运用的 Protel 软件版本是 Altium Designer。 因此我在这里着重介绍一下 Altium Designer。 Altium Designer 是 Altium 公司推出的第一套完 整的板卡设计系统，从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照设计者自己的设计方式实现。 Altium Designer 运行在优化了的设计平台上，并且具备了当今所有的先进设计特点，以便处理各种复杂的 PCB 设计过程。 Altium Designer 的 PCB 电路图设计系统利用了 WINDOWS XP 和 WINDOWS 20xx0 平台优势，具有更进一步的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面等特点，通过把设计输入仿真程序、绘制编辑 PCB 板、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的融合，为用户提供 了全线的设计解决方案，保证从电学原理设计到生产制造文件输出的无缝连接，是当今最先进、引用最广泛的 EDA 软件之一， Altium Designer 凭借其强大的功 毕业设计（论文）报告纸 11 能大大提高了电子线路的设计效率，必将成为广大电子设计工作者首选的计算机辅助设计软件。 Altium Designer 具有自己的特点，并且增加很多新的功能。 Altium Designer 构建于一整套板极设计及实现特性声，其中包括混合信号电路仿真、布局前后信号完整性分析、规则驱动 PCB 布局与编辑、改进型拓扑自动布线及全部计算机 辅助制造（ CAM）输出能力等。 其特点表现在：层次化多通道原理图编辑环境；混合模式的 SPICE 3f5/XSpice 仿真；布局前后的信号完整性分析；急于 FPGA 设计的现场交互式开发； PCB 与 FPGA 项目之间的自动 FPGA 管脚同步等等。 另外 20xx 在设计电路原理图、 PCB 设计、电路仿真和 FPGA 设计等方面都增加了一些新的功能，如在线错误检查、原理图层次检查、波形资料的输入和输出、交互布线等。 本次毕业设计主要应用的是软件的原理图设计功能，原理图的设计是整个电路设计的基础，只有设计好正确的原理图，才能开展 后面的工作。 一般的，设计一个电路原理图的工作包括：设置电路图纸的大小、规划原理图的总体布局、在图纸上放置元器件、进行原理图连线、调整走线、检查修改原理图，最后保存原理图。 而电路原理图的设计大致可以分为 9 个步骤，即 1. 新建原理图：首先必须新建原理图，进入原理图编辑器，才能进行电路图的设计。 2. 设置图纸信息：设计原理图之前，必须根据电路的复杂程度设置图纸的大小，以及图纸的方向、网格大小和标题栏信息。 3. 载入元件：在设计过程中，根据实际电路的需要，从元件库中调入所需的元件。 这时可以通过加载元件库来实现元件的载入。 4. 放置 元件：载加载的元件库中取出所需的元件，并将元件放入工作面板中。 根据元件之间的走线，在工作面板上对元件进行位置的调整、属性的设置等。 5. 原理图布线：利用 Altium Designer 提供的各种工具、指令进行布线，使用具有电气意义的导线、网络标号、端口标号和电气连接点将工作面板上的元件连接起来，构成一个完整的电路原理图。 6. 调整布线：经过原理图布线后，通过进一步的布线调整，对原理图进行修改，是原理图更加美观和正确。 该过程包括元件位置的重新调整，导线位置的删除、移动，更改元件属性和排列等。 7. 注释修饰：在原理图 上增加一定的注释，是原理图更易懂、更具有可读性。 毕业设计（论文）报告纸 12 8. 检查修改：利用 Altium Designer 提供的各种校验工具，对原理图进行检查，并对原理图进行进一步的调整和修改，确保原理图的准确无误。 9. 保存原理图：完成原理图的绘制工作后，需要对原理图进行存盘。 10. PCB 图的设计：进行布局布线，绘制 PCB 板图。 另外，除了在原理图绘制过程中遵循上述步骤之外，我们在其间还会碰到一些需要解决的实际问题，比如，我们所需要的一些元件在软件自带的库找不到，我们需要自己去建个库，并自己绘制所需元件，然后将这些元件放进库中。 这一 系列问题都需要我们在平时的学习和实践中去一一加以琢磨并逐步去解决它们。 毕业设计（论文）报告纸 13 第四 章 图像处理硬件平台 设计 图像处理硬件平台的构成 图像处理平台主要以 TMS320DM642 为核心，主要采用模块化设计思想，将整个硬件系统划分为硬件核心模块即 DM642 的最小系统，视频模块， 外部 存储模块。 如图 图 DM642 图像处理硬件平台结构图 核心模块设计采用的 TMS320DM642 是在 TMS320C6000 DSP 平台上的高性能定 DSP。 TMS320DM642（ DM642）是基于有 TI 开发的第二代高性能，先进 VelociTI TM 技术的 VLIW 结构 （ ）从而使得这些 DSP 芯片成为数字多媒体的极好的选择。 DM642 在主频720MHz 下处理速度达到 5760MIPS，可实时 实现多路数字视频 /音频的编码运算，如： MPEG 等；多路视 \音频接口： 4 路 PAL/NTSC 制标准符合或 Y/C 模拟视频输入。 1 路PAL/NTSC 制标准符合或 Y/C 模拟视频输出， 4 路标准的 Microphone 输入或 Audio Line In 立体声输入， 4 路标准的 Audio Line OUT 立体声输出； 2 路可编程可换的 RS232/RS422/RS485异步接口，大容量本地 存储：标准的 ATA 硬盘接口方便存储，实现数据视频的录像功能；高速数据传输接口：标准的 32—位， 33MHz、支持主 \从模式的 总线等可以满足复杂算法的实时处理要求。 视频模块主要有图像的采集和输出两个模块。 视频解码芯片 （ TVP5150PBS） 将采集到的模拟信号转换为数字信号供 DSP 进行运算处理。 DM642 的视频接口 (VP 口 )共有 3 个，其 毕业设计（论文）报告纸 14 中 VP0 和 VP1 都是 20 位， 10 位用于视频输入。 VP2 口也是 20 位，可以分为两路视频输入或输出。 在本文设计的视频处理系统中，采集到的 模拟视频信号经过视频解码芯 （ SAA7121H）模／数转换后，形成的数字视频信号，通过 DM642 的 VP0 口 前八 位 输 出。 外部 存储模块主要有同步 动态存储器（ SDRAM），异步静态存储器（ FLASH）和 CPLD电路组成。 通过 DM642 的 EMIF 接口可以连接 SDRAM 和 Flash 存储器。 尽管 DSP 提供了片内 RAM，但是在大多数情况下不能满足系统的要求；同时对于要求实时处理的系统而言，又要求尽量减小在数据流动过程中由于存储器读写造成的时间开销，因此在系统中配置了高性能的同步 SDRAM，它在运行程序和数据处理时使用。 Flash 在系统中主要是用来存放系统软件和配置参数。 由于 Flash 存储芯片 存储量大采用分页的寻址方式有 CPLD 和 DM642 共同执行。 核心电路模块设计 核心电路模块即 DM642 的最小系统模块主要有电源模块， 时钟 模块， JTAG 模块 ，复位模块 以及 DM642 配置模块。 电源 电路 设计 TMS320DM642 需要两种电源，一种是内核电源 ()，另一种是 I/O 电源 ()。 通常由于 DM642 用于嵌入式系统中，因此电源电路设计不仅要考虑电压精度、稳定度和外围电路的复杂度等问题，还要考虑低功耗问题。 另外，根据设计要求，为了保证芯片正常工作，在系统上电作时，对这两种电源的上电顺序还有一定的要求 ,在加电过程中应当保证内核电源先上电，最晚也应该与 I/O 电源一起加。 关闭电源时 ,先关闭 I/O 电源，再关闭内核电源。 讲究供电次序的原因在于：如果仅 CPU 供电， I/O 对芯片不会产生损害。