FPGA与DSP协同：提升图像实时处理系统性能与实时性

本文主要探讨了一种基于FPGA的图像实时处理系统的设计，针对传统DSP在图像处理中遇到的数据存储和处理量大，导致处理速度慢、系统实时性较差的问题，该系统创新性地结合了FPGA的IP核内置缓存模块和乒乓读写结构。FPGA的优势在于其数据并行处理能力和高效的流水线结构，这些特性使得图像数据的缓存与提取得以优化，减少了存储芯片在片上占用的空间。 在系统架构方面，设计者采用了FPGA与DSP的协同工作模式。当CCD相机捕获的模拟图像信号通过AD转换芯片TVP5150转化为数字信号后，FPGA负责初步处理，包括去消隐化和预处理。这个阶段，FPGA利用图像预处理的高重复率和相对简单的算法，通过并行处理和流水线设计，大幅提升了处理效率，确保了系统的实时性。 预处理后的数据被传输到DSP（如DM642）的VP0口，进一步进行更复杂的算法处理。图像数据以RAW格式存储在SDRAM中，经过DSP的深度处理后，再以ITU-RBT656格式发送到DA芯片SAA7121进行数字到模拟的转换，最终输出到LCD显示器显示。整个过程中，TVP5150和SAA7121通过DM642的I2C总线接口进行配置，实现了硬件间的高效通信。 这种FPGA与DSP的结合方式，既保持了系统的实时性能，又能利用FPGA的灵活性和处理能力处理后续复杂的算法，使得系统在满足实时测量需求的同时，具有良好的扩展性和适应性。这种设计方法对于提升机器视觉系统的性能和效率具有重要意义，特别是在需要快速处理大量图像数据的场景中。