專利名稱：一種實現(xiàn)多圖像傳感器信息處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)場可編程門陣列的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用現(xiàn)場可編程門陣列的可重配置特性實現(xiàn)多圖像傳感器信息處理的方法。
背景技術(shù)：
多圖像傳感器輸入系統(tǒng)的框圖如圖1所示包括第一個圖像傳感器1-1、第N個圖像傳感器1-2、第1個接口轉(zhuǎn)換器件1-3、第N個接口轉(zhuǎn)換器件1-4、第一個現(xiàn)場可編程門陣列1-5、第N個現(xiàn)場可編程門陣列1-6、圖像處理單元1-7、配置時序發(fā)生器1-8、配置數(shù)據(jù)存儲器1-9。
在實際圖像處理系統(tǒng)中，常常要求圖像處理系統(tǒng)支持多種圖像傳感器的信息處理，如傳統(tǒng)的模擬像機、數(shù)字像機和紅外像機等，這些圖像傳感器的數(shù)據(jù)格式不同，像元數(shù)不同，幀頻不同，因此它和后面的器件的接口方式就不同，對其處理的算法也就不同，通常都是將其接到現(xiàn)場可編程門陣列中，如模擬像機來的視頻信號經(jīng)過模/數(shù)變換送到現(xiàn)場可編程門陣列，而數(shù)字像機來的差分信號經(jīng)過專用接口芯片轉(zhuǎn)換后送到現(xiàn)場可編程門陣列，現(xiàn)場可編程門陣列根據(jù)輸入的不同信號格式進行解碼，并根據(jù)需要將其進行處理后送到圖像處理單元進行處理。
現(xiàn)場可編程門陣列其內(nèi)部采用靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)工藝，它的配置數(shù)據(jù)存儲在靜態(tài)隨機存儲器中。由于靜態(tài)隨機存儲器的數(shù)據(jù)是易失的，因此這些數(shù)據(jù)必須保存在現(xiàn)場可編程門陣列器件以外的可擦除只讀存儲器或閃速存儲器等非易失存儲器內(nèi)，每次系統(tǒng)上電時，將其下載到現(xiàn)場可編程門陣列的靜態(tài)隨機存儲器單元中，只有在數(shù)據(jù)配置正確的情況下系統(tǒng)才能正常工作。
上電后，自動加載配置現(xiàn)場可編程門陣列，對其應(yīng)用來說是必需的。一般由專用配置器件配置或由單片機控制配置。當多個現(xiàn)場可編程門陣列器件需要不同的配置數(shù)據(jù)時，這些器件可以連接成菊花鏈的形式，用一組合的比特流分別對這些器件進行編程。也可以由單片機控制對每個器件分別加載配置。
如果采用單片超大容量的現(xiàn)場可編程門陣列器件，來完成多圖像傳感器信息的復(fù)雜圖像算法，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時，由于超大容量的器件都采用球柵陣列封裝，這必然會增加焊接工藝難度。通常對于復(fù)雜圖像算法，用一個現(xiàn)場可編程門陣列來處理一類圖像傳感器信息，要完成多圖像傳感器的信息處理，就要采用多片現(xiàn)場可編程門陣列，這必然會增加系統(tǒng)成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的一個現(xiàn)場可編程門陣列只能處理一類圖像傳感器信號，要完成多圖像傳感器處理，就要采用多片現(xiàn)場可編程門陣列的問題，本發(fā)明的目的是將要提供一種用單片現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)多圖像傳感器信息處理的方法。
如圖2所示由于現(xiàn)場可編程門陣列的配置數(shù)據(jù)決定了其內(nèi)部的互連關(guān)系和邏輯功能，改變這些數(shù)據(jù)，也就改變了器件的邏輯功能。系統(tǒng)在工作過程中可以重新配置數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)在電路可重配置。本發(fā)明所使用的方法，將多個圖像傳感器輸出端經(jīng)過接口轉(zhuǎn)換電路都連到一個現(xiàn)場可編程門陣列器件中；利用現(xiàn)場可編程門陣列器件的可重配置特性，對上述多個圖像傳感器中的每一類圖像傳感器分別采用各自的配置文件；上述多個配置文件分區(qū)存儲到非易失外部存儲器中；然后由單片機根據(jù)外部送來所用圖像傳感器類型的命令，來選擇讀取非易失外部存儲器中與每一類圖像傳感器相對應(yīng)的配置文件，再將相應(yīng)圖像傳感器類型的配置文件下載到現(xiàn)場可編程門陣列器件中，則本發(fā)明利用單片現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)了對多個圖像傳感器圖像信息的處理。
本發(fā)明的優(yōu)點由于本發(fā)明利用了現(xiàn)場可編程門陣列的在線可重配置特性，用一片現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)多圖像傳感器圖像信息處理的輸入方法。解決了背景技術(shù)中一個現(xiàn)場可編程門陣列只能處理一類圖像傳感器信息，要完成多圖像傳感器信息處理，就要采用多片現(xiàn)場可編程門陣列的問題，本發(fā)明降低了系統(tǒng)成本；實現(xiàn)用單片現(xiàn)場可編程門陣列完成多算法共用，即利用同一硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多種系統(tǒng)功能，使之成多功能硬件。本發(fā)明可應(yīng)用于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域中。


圖1是背景技術(shù)多圖像傳感器的信息處理系統(tǒng)的原理框2是本發(fā)明多圖像傳感器的信息處理系統(tǒng)的原理框3是本發(fā)明一個實施例的電路原理圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
本發(fā)明的實施例按如圖2所示的結(jié)構(gòu)框圖實現(xiàn)，包括第一個圖像傳感器2-1、第N個圖像傳感器2-2、第一個接口轉(zhuǎn)換器件2-3、第N個接口轉(zhuǎn)換器件2-4、現(xiàn)場可編程門陣列2-5、圖像處理單元2-6、配置時序發(fā)生器2-7、配置數(shù)據(jù)存儲器2-8。
圖像傳感器2-1、圖像傳感器2-2可采用紅外像機數(shù)字輸出口、紅外像機的模擬輸出口、數(shù)字攝像機視頻輸出口或模擬攝像機視頻輸出口等；接口轉(zhuǎn)換器件2-3、接口轉(zhuǎn)換器件2-4可采用電平轉(zhuǎn)換器件、A/D轉(zhuǎn)換器件或數(shù)字攝像機專用接口芯片等；現(xiàn)場可編程門陣列2-5采用Xilinx公司的Virtex系列器件，還可以采用Altera公司的器件；圖像處理單元2-6采用TMS320C6000系列數(shù)字信號處理器；配置時序發(fā)生器2-7用可編程邏輯器件；配置數(shù)據(jù)存儲器2-8采用非易失的閃速存儲器或可擦除只讀存儲器。
圖3是本發(fā)明的一個具體實施例，第一個圖像傳感器2-1采用紅外攝像機數(shù)字輸出口；第二個圖像傳感器2-2采用紅外攝像機的模擬輸出口；第三個圖像傳感器2-9采用彩色3CCD(電荷耦合器件)攝像機，第一個接口轉(zhuǎn)換器件2-3采用DS9LV048電平轉(zhuǎn)換器件；第二個接口轉(zhuǎn)換器件2-4采用AD9200A/D轉(zhuǎn)換器件；第三個接口轉(zhuǎn)換器件2-10采用三片AD9200A/D轉(zhuǎn)換器件；現(xiàn)場可編程門陣列2-5采用XCV300；圖像處理單元2-6采用TMS320C6203數(shù)字信號處理器；配置時序發(fā)生器2-7采用可編程邏輯器件XC95108；配置數(shù)據(jù)存儲器2-8采用29LV800B閃速存儲器。
實施例的連接關(guān)系如下紅外攝像機的數(shù)字輸出口的差分信號經(jīng)過DS9LV048進行電平轉(zhuǎn)換后和XCV300輸入/輸出引腳IO[15:0]相連。紅外像機的模擬輸出口的模擬信號經(jīng)過AD9200進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后和XCV300輸入/輸出引腳IO[25:16]相連。彩色3CCD(電荷耦合器件)攝像機輸出的紅、綠、蘭三路模擬信號分別經(jīng)過各自的AD9200進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后和XCV300輸入/輸出引腳IO[84:58]相連。TMS320C6203多功能串口的數(shù)據(jù)接收端DR接收外部送來所用圖像傳感器類型的命令，TMS320C6203的數(shù)據(jù)總線ED[7:0]、29LV800的數(shù)據(jù)總線DQ[7:0]、XCV300的8條輸入/輸出引腳IO[53:46]及XC95108的8條輸入/輸出引腳IO[7:0]相連，TMS320C6203的地址總線EA[21:2]、29LV800的地址總線A[18:0]、XCV300的20條輸入/輸出引腳IO[45:26]及XC95108的20條輸入/輸出引腳A[27:8]相連，TMS320C6203的輸出選通AOE、29LV800的輸出選通OE、XCV300的輸入/輸出引腳IO54及XC95108的輸入/輸出引腳I/O29相連，TMS320C6203的寫有效AWE、29LV800的寫有效WE、XCV300的輸入/輸出引腳IO55及XC95108的輸入/輸出引腳I/O30相連，TMS320C6203的讀有效ARE、XCV300的輸入/輸出引腳IO56及XC95108的輸入/輸出引腳I/O31相連，TMS320C6203外部存儲器空間1的片選信號CE1和XC95108的輸入/輸出引腳I/O28相連，TMS320C6203外部存儲器空間2的片選信號CE2和29LV800的片選信號CE相連，TMS320C6203外部存儲器空間3的片選信號CE3和XCV300的輸入/輸出引腳I/O57相連。XCV300的5個配置引腳CCLK、DONE、INIT、PROG和DIN分別和XC95108的輸入/輸出引腳I/O32、I/O33、I/O34、I/O35、I/O36相連，XCV300的模式控制引腳M0、M1、M2接高電平，將XCV300設(shè)置成串行從模式。
本實施例僅僅是采用了上述的紅外像機數(shù)字輸出口信息、模擬輸出口信息和彩色3CCD(電荷耦合器件)攝像機信息作為三個圖像傳感器的輸入信息。高性能的數(shù)字信號處理芯片TMS320C6203，很適合于圖像處理，具有功能強大的外部存儲器接口，可以與目前幾乎所有類型的存儲器(包括閃速存儲器)直接接口，本實例用一片TMS320C6203作為圖像處理單元讀取現(xiàn)場可編程門陣列中的數(shù)據(jù)進行圖像處理，同時也作為配置單片機，與可編程邏輯器件XC95144配合，控制現(xiàn)場可編程門陣列配置文件的下載過程。用一片29LV800(閃速存儲器)作為現(xiàn)場可編程門陣列的配置存儲器，現(xiàn)場可編程門陣列采用Xilinx公司的XCV300器件。其配置文件的下載模式有五種串行主模式(master serial)、串行從模式(slaveserial)、并行主模式(master selectMAP)、并行從模式(slave selectMAP)、JTAG模式。由模式選擇引腳M0，M1，M2設(shè)置，本實施例設(shè)置成串行從模式，串行從模式的工作過程如下當PROG產(chǎn)生下降沿脈沖時啟動配置過程，在CCLK上升沿，將數(shù)據(jù)移入目標芯片。在配置過程中，系統(tǒng)需要實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)錯誤，INIT將被拉低，系統(tǒng)識別到這個信號后，立即重新啟動配置過程。配置數(shù)據(jù)全部正確地移入目標芯片內(nèi)部后，DONE信號跳變?yōu)楦撸M入用戶工作模式。用TMS320C6203對現(xiàn)場司編程門陣列進行配置，實質(zhì)上就是由TMS320C6203讀取閃速存儲器中的配置數(shù)據(jù)，再將其寫入到可編程邏輯器件XC95108中，XC95108仿真串行從模式配置時序，完成對現(xiàn)場可編程門陣列的下載。
除了上述實施例之外，第一個圖像傳感器2-1、第N個圖像傳感器2-2、第一個接口轉(zhuǎn)換器件2-3、第N個接口轉(zhuǎn)換器件2-4、現(xiàn)場可編程門陣列2-5、圖像處理單元2-6、配置時序發(fā)生器2-7和配置數(shù)據(jù)存儲器2-8還可采用其他部件來實現(xiàn)其他實施例。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)多圖像傳感器信息處理的方法，其特征在于將多個圖像傳感器輸出端經(jīng)過接口轉(zhuǎn)換電路連到一個現(xiàn)場可編程門陣列器件中；利用現(xiàn)場可編程門陣列器件的可重配置特性，對上述多個圖像傳感器中的每一類圖像傳感器分別采用各自的配置文件；上述多個配置文件分區(qū)存儲到非易失外部存儲器中；然后由單片機根據(jù)外部送來所用圖像傳感器類型的命令，來選擇讀取非易失外部存儲器中與每一類圖像傳感器相對應(yīng)的配置文件，再將相應(yīng)圖像傳感器類型的配置文件下載到現(xiàn)場可編程門陣列器件中，則利用單片現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)了對多個圖像傳感器圖像信息的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用現(xiàn)場可編程門陣列的可重配置特性實現(xiàn)多圖像傳感器信息處理方法。將多個圖像傳感器輸出端連到一個現(xiàn)場可編程門陣列器件中；利用現(xiàn)場可編程門陣列器件的可重配置特性，將每一類圖像傳感器的配置文件分區(qū)存儲到非易失外部存儲器中；由單片機根據(jù)外部來的命令，將存儲器中相應(yīng)的配置文件下載到現(xiàn)場可編程門陣列器件中。本發(fā)明利用現(xiàn)場可編程門陣列的在線可重配置特性，用一片現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)多圖像傳感器圖像信息處理的輸入方法。解決了一個現(xiàn)場可編程門陣列只能處理一類圖像傳感器信息，要完成多圖像傳感器信息處理，就要采用多片現(xiàn)場可編程門陣列的問題，本發(fā)明降低了系統(tǒng)成本，實現(xiàn)用單片現(xiàn)場可編程門陣列完成多算法共用。
文檔編號G06F13/00GK1731861SQ20041001115
公開日2006年2月8日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者李桂菊, 劉艷瀅, 徐大鵬 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所