基于DSP与CPLD的高效图像采集压缩传输系统设计

本篇硕士学位论文主要探讨了基于DSP（数字信号处理器）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）的图像采集、压缩与传输系统的详细设计。作者刘政，专业为检测技术与自动化装置，针对图像数据量大带来的存储和传输挑战，选择这两个高性能处理器来构建系统。 首先，论文的背景指出随着信号处理技术和网络技术的进步，数字图像在日常生活中的应用日益普遍，然而图像数据量的庞大导致存储需求增加和传输效率降低。为解决这一问题，图像压缩技术成为关键。图像压缩技术旨在减小数据量，提升存储和传输效率，因此研究高效图像压缩算法具有重要意义。 本文的核心设计围绕DSP和CPLD展开。DSP被用作压缩处理器，负责执行复杂的压缩算法，如JPEG，其中特别针对DCT（离散余弦变换）部分进行了算法结构的改进，通过采用改进的哈佛结构和流水线技术，以及独立乘法累加单元，提高了运算效率，同时进行了DSP汇编程序和流水线的优化，以减少系统资源消耗。数据头部还添加了通用JPEG格式的标记码，确保数据的兼容性和标准性。 CPLD作为图像采集控制器，协同CMOS视频A/D转换器作为信源，实现对视频信号的实时采样和转换。它控制图像数据的奇偶分离存储，并协调DSP、SRAM（静态随机存取存储器）和FLASH（闪存）之间的数据交换。在图像采集阶段，CPLD通过模拟12C总线管理视频MD（模数转换器）的初始化配置，同时利用视频A/D输出的控制信号作为触发信号，确保整个过程的同步。 系统设计还包括图像传输模块，压缩后的数据通过异步串口传输至PC机，然后通过第三方软件进行解码显示。TM320VC5416DSP在高频运行下，能够实时处理并压缩640X480分辨率的图像，例如每秒处理约10帧。 硬件平台的实现则分别在MAX+plus II 10.2的VHDL环境中编写CPLD的图像采集逻辑，以及在CCS2.2开发平台上结合汇编语言和C语言编程实现了DSP的图像压缩算法。这种设计既考虑了实时性，又兼顾了压缩效率，为实际应用提供了可行的解决方案。 这篇论文深入研究了数字化图像处理技术的关键环节，展示了在现代信息技术背景下，如何利用DSP和CPLD优化图像采集、压缩和传输流程，以满足日益增长的数据处理需求。