TMS320C6711在中心定位实时图象处理系统中的应用

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:375

地平仪是卫星姿态控制系统的关键子系统，其测量精度和可靠性直接关系到卫星姿态是否精确和稳定，在凝视或静态型地平仪中，地球被成像在红外面阵探测器上，因此地球图像的边缘可落在红外面阵探测器的光敏面内。对该图像进行中心定位处理，可提取出卫星的姿态参数，通过调整卫星滚动轴和俯仰轴方向，使固定在卫星上的红外面阵探测器视场中心正好对准地球中心，从而精确定位整个卫星系统的姿态，由于地平圈图像具有远多于通过圆锥扫描方式获得的信息，因而可获得更高的精度，本文利用ti公司的dsp芯片tms320c6711b（简称c6711）实现了中心定位的相关算法。实践证明，该方法不仅可以满足实时性要求，还可以提高地平仪的测量精度，对提高卫星姿态的精度具有重要意义。

1 实时图象处理系统的硬件构成

本系统以c6711为核心，辅助以现场可编程门阵列fpga及高速a/d等器件构成实时高速数字图象处理系统。系统硬件框图如图1，该图象处理系统的工作原理是：由ccd采集输出的模拟图像信号，经过高速a/d将模拟信号转换为数字信号，数字图象信号在fpga控制下，将数据不断输入至双口ram。每当一帧图像扫描结束时，fpga提供一个中断标志信号，触发dsp进行数据搬移，将双口ram中的一帧图像通过c6711的qdma搬移到sdram中。qdma将数据搬移完后检查图像数据是否有效，如有效则触发dsp执行图象处理程序，否则返回等下一个中断到来，dsp在下次中断到来之前处理完本帧图像，将得出的姿态角信息通过多通道缓冲串口mcbsp输出给电脑pc机rs232口并显示，之后又进入中断等待状态，等待中断再次触发qdma进行数据搬移。

1.1 c6711数字信号处理器

c6711是ti公司的高速浮点dsp芯片，主频为150mhz，最高能达到900mflosp的峰值运算能力，c6711由cpu内核、片内外设和存储器三大部分组成，处理单元采用高性能、先进的velociti结构，每时钟周期8个功能单元可并行工作，c6711具有特别适合实时图象处理的特点：

（1）先进的velociti超常指令字c67xdsp内核；

（2）硬件支持ieee标准的单精度和双精度浮点指令；

（3）32位外部存储器接口（emif），提供与同步、异步存储器的无缝接口；

（4）两级缓存结构，其中：程序缓存32kbit，数据缓存32kbit，二级缓存512kbit；

（5）增强型dma控制器，共16个独立通道。

1.2 a/d转换

由ccd输出的模拟图像信号，经过高速a/d将模拟信号转换为10位数字图象信号，在fpga的控制下存入双口sam存储器，供dsp处理使用。

1.3 电源模块和监控复位电路

c6000系列dsp需要两种电压，分别为cpu内核电压和周边i/o接口电压。c6711需要3.3v和1.8v两种电压，并且要求两种电源满足一定的加电顺序。本系统采用两者同时加电的方式，根据系统的功耗要求，分别采用芯片tps54316和tps54314直接产生3.3v和1.8v两种电压，它最大可提供3a的供电电流，电源监控和复位电路采用ti公司的tps3307-33实现，它可以同时监测三个独立的电压3.3v/5v/1.8v，并且被监测的三个电压有一个低于其门限值时，就可以保证输出有效的reset信号，使dsp复位，当它们的值都高于门限值时，reset信号才变为高电平。

1.4 时钟模块和jtag接口

25mhz的时钟信号经过ics501倍频后，产生150mhz和100mhz时钟信号，经三态门总线缓冲器74lvth125输出后得到cpu工作时钟及同步接口所需的工作时钟，c6711的7个jtag仿真脚trst、tms、tdi、tdo、tck、emu1和emu0连接到一个14脚双排插头上，可与仿真器相连，以进行系统调试和程序下载。

1.5 外部存储器设计

c6711访问外部存储器必须通过emif。emif不仅有很高的数据吞吐率，而且还有很强的接口能力，可以与目前所有类型的存储器直接接口，设计采用三种类型的存储器：flash rom、双口ram和同步动态存储器sdram，flash rom是现场可擦除、掉电后可保持数据的存储器，用来固化程序和保存掉电后需要保存的数据，双口ram用来存储一帧图象数据；sdram运行速度快，用存放实时运行程序和临时数据，本系统flash rom采用sst39v040，且配置在ce1空间，双口ram采用idt70v28，且配置在ce2空间，选用hy57v563220作为sdram，配置在ce0空间，这样的配置与引导方式相配合。

1.6 输出电路

系统根据输入的图像，由c6711进行处理后得出的一个卫星姿