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[资料分享] DSP图像处理、语音处理与USB2.0接口应用解决方案

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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-10-5 16:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

        DSP经过十几年在国内的发展,已广泛应用到了图像、语音、电机控制等各个领域,这就给大家在做系统方案设计时提供了可借鉴的资源。由于DSP的应用领域很广,限于文章篇幅我们给大家介绍目前应用最广泛的三种解决方案作为本讲座的结束篇,希望能为大家的产品设计提供借鉴。


一、DSP图像处理应用解决方案


  TI公司2002年推出TMS320C64x系列DSP,2003年该系列DSP的处理器主频已经达到1GHz以上。基于该系列处理器北京飓风中天科技发展有限公司(TI公司的第三方)推出了具有超高速、高性能、高可*性的实时图像处理应用平台,可广泛应用于雷达、实时图像处理、IP可视电话、图像监控、模式识别等领域。

  (一)硬件
  1.高速DSP核心处理板
  (1)DSP选用TI公司的TMS320C64xx系列,根据用户不同的应用可选择: TMS320C6416 /15 /14GLZ,工作频率可达到:750/600/500MHz,运算速度可达到:4000/4800/5760MIPS。
  (2)存储器资源
  片内:
  - 128Kbit (16K-Byte) L1P 程序缓存
  - 128Kbit (16K-Byte) L1D 数据缓存
  - 8Mbit (1024K-Byte) L2 全局存储器
  板上EMIF扩展:
  EMIFA(64bit):256Mbit/32M-Byte SDRAM
  EMIFB(16bit):256Mbit/32M-Byte SDRAM
  FLASH Memory扩展:16Mbit/2M-Byte 或32Mbit/4M-Byte可选
  (3)64个独立的增强DMA通道
  (4)一个主机通信接口(HPI)(总线宽度可由用户配置为32/16bit),根据不同的项目需求用户可选择以下扩展板:
  ① ARM嵌入式系统板(CY-ARM4510B)可扩展出10Base-T 或10/100Base-T以太网接口(可选)、IDE硬盘或CF卡(可选)、RS-232接口、RS-485接口、液晶显示、键盘等。
  ② PCI接口板(CY-PCI2.2):32bit/33MHz, 3.3V PCI Master/Slave Interface Conforms to PCI Specification 2.2 (适用于6415/6416 DSP),四线串行的EEPROM。
  (5)三个McBSP串口(多通道缓存串口)
  (6)三个32bit定时器
  (7)一个RS-232接口
  (8)三路模拟图像输入接口:支持NTSC/PAL/SECAM复合视频输入,具有卓越的三线自适应梳状滤波器能克服传统梳状滤波器的人工痕迹而保证全屏视频分辨率,其灵活的像素端口即支持数字视频输入又支持VIP、VMI、ByteStream这些流行图像控制器接口。

  2.ARM嵌入式系统扩展板(CY-ARM4510B)
  硬件资源:
  ☆ 8M-Byte SDRAM
  ☆ 16M-Byte Flash memory
  ☆ 10Base-T 或10/100Base-T以太网接口(可选)
  ☆ IDE硬盘或CF卡(可选)
  ☆ RS-232接口
  ☆ RS-485接口
  ☆ 可扩展液晶显示、键盘等


  3.PCI接口板(CY-PCI2.2)
  ☆ PCI接口:32bit/33MHz, 3.3V PCI Master/Slave Interface Conforms to PCI Specification 2.2 (适用于6415/6416 DSP)
  ☆ 四线串行的EEPROM
  ☆ 根据用户需求可选择CPCI接口卡

  (二)硬件测试软件、操作系统和算法
  1.硬件测试软件:
  测试软件包括:SDRAM、Flash memory、RTC、IIC、等板上所有资源的测试程序源代码。
  2.操作系统和接口驱动程序:
  ☆ 操作系统:μCLinux 2.4 (提供源代码)
  ☆ 提供板上各种接口的驱动程序(提供源代码)
  ☆ 提供与DSP通信的驱动程序
  3. SP BIOS和API接口:
  板上提供了针对DSP芯片的函数库、板上各种资源的基本输入输出操作系统(BIOS)和专用于图像处理的应用程序接口(API),以及方便用户做二次开发的软件开发包(SDK)。
  4. 应用算法:
  ☆ JPEG
  ☆ MPEG2
  ☆ MPEG4
  ☆ H.263
  ☆ H.264


二、DSP语音处理应用解决方案


  (一)系统硬件组成
  1.USB2.0接口:高速(High speed)USB接口,传输速度可达480Mb/s,兼容USB1.1,热插拔,即插即用。USB驱动程序兼容 Win98、Win2000 和Windows XP。利用USB接口实现DSP与主机的高速通信。
  2.DSP:兼容TI公司TMS320C54xx系列和TMS320C54xx(A)系列,包括5402、5409、5416、5402A、5409A、5410A等。DSP可以工作在最高160MHz。
  3.扩展程序存储器:256K-16bit SRAM,配置在片外,全速(零等待)运行。
  4.扩展数据存储: 256K-16bit SRAM,配置在片外,全速进行。
  5.扩展Flash:512K-16bit FLASH,可扩充至1M-16bit;配置在DSP片外,读写周期70ns。
  6.扩展同步串口:扩展两个同步串口,MCBSP0+MCBSP1/MCBSP2。
  7.扩展IO:扩展16 bit通用IO(GPIO),可以按位配置为输入或输出,电平兼容5V和3.3V。
  8.JTAG 接口:符合IEEE 1149.1标准,支持TI公司的Code Composer Studio(CCS), 软件开发可以用汇编语言,也可以用C语言。
  9.看门狗(WATCHDOG):硬件看门狗,使系统可以适应复杂的工作现场。
  10.电源:单一电源(+5V)供电,电流<500mA;可以使用USB接口提供的电源,也可以使用外接电源供电,二者可以灵活转换。

  (二)软件组成
  鉴于该系统目前主要用户是高校,所以针对本实验开发系统,目前开发了如下实验,今后还将开发系列化DSP应用实验。
  1.基本数**算实验
  2.数据采集实验
  3.采样定理实验
  4.信号发生实验
  5.IIR滤波器实验
  6.FFT变换实验 
  7.FIR滤波器实验
  8.自适应滤波器实验 
  9.语音处理实验

三、USB2.0接口~应用解决方案
  TI公司TMS320LF2407系列DSP是专为高速控制应用设计的一个处理器。
  飓风公司结合各种应用设计出标准应用平台,该系统根据算法和驱动板的不同已广泛应用于大功率电机控制、小功率马达控制、电池检测、UPS、燃料电池等产品中。其中电机控制的方案适用于:直流无刷电机控制、交流感应电机控制、永磁同步电机控制、开关磁组电机控制,可实现开环、半闭环和闭环控制,同时可以将电机运行的状态和参数通过LCD现场显示,并可直接通过打印机打印。
  系统包括以下几部分:
  (一)硬件组成
  1.高速DSP控制板
  包括DSP、电源、时钟、复位和存储器部分、键盘和显示模块、打印机控制模块、串口通信模块和与功率驱动板的标准接口。 
  2.功率驱动板
  包括系统电源管理部分、整流滤波模块、逆变驱动部分和反馈电路部分。
  (二)软件和算法
  该系统不仅提供了完整的各模块的测试程序源代码,而且还可根据用户的不同需求定制以下专用算法,有Random PWM、无传感器控制算法、变速控制算法、PFC控制算法、DC纹波补偿算法、空间矢量控制算法、自适应控制算法等。


四、DSP仿真器
  以上给大家介绍了DSP的典型应用,要实现以上应用需要建立相应的开发环境。
  开发环境的建立在项目开发中至关重要。开发工具包括仿真器、CCS、评估板等,用户可根据自己的实际情况选择最佳的开发工具。
  TI的TMS320C64x是最新的DSP,所以建议大家一定要使用最成熟的开发工具,根据笔者在开发过程中对有关厂家的开发工具所做的详细测试和应用,比较结果如下:

  PCI仿真器缺点:
  ☆ 需要有PCI卡插到PC内,与PC机接口不稳定;
  ☆ 与计算机内的显卡、网卡、声卡等都有可能会发生冲突;
  ☆ 设备驱动程序与WIN98/WIN2000/WINDOWS XP等不兼容。

  USB仿真器缺点:
  ☆ 大多数PC机的USB接口是1.1而不是2.0所以USB2.0的仿真器在PC机上做调试时速度极慢;
  ☆ 驱动程序不完善(目前为测试版),不能很好的与C64x DSP兼容,有些寄存器不能识别。
  北京飓风中天科技发展有限公司的CY-XDS510PP for C64x DSP仿真器欢迎大家使用。CCS软件建议大家使用CCS2.20.18以上版本。
  随着DSP技术的发展,社会分工越来越细,要完成一个完整的产品需要整合社会各种资源来共同完成,比如有些公司专门做硬件、有些公司专业做软件、有些公司专做系统集成。所以建议大家用系统集成的观点,站在“巨人的肩膀上”来完成自己的设计。
  一般的技术设计公司都可接受客户的委托开发与合作开发。只要您把您的需求明确提出,一般都能给您提供全套的硬件集成模块和算法解决方案。当然最终的具体应用最好还是*自己解决,因为自己对自己的行业应用最熟悉。



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