[发明专利]一种基于DSP和FPGA的无人空中加受油视觉传感系统硬件架构

摘要

本发明涉及一种无人空中加受油视觉传感系统硬件架构，基于多核DSP和FPGA平台，以XILINX Kintex7系列XC7K325T FPGA作为主处理器，主要负责图像的高速采集、预处理、传输以及显示，采用Texas Instruments公司的TMS320C6678八核DSP作为协处理器，在接收到Kintex7 FPGA传输的图像后，调用其内部八核资源，实现目标识别、跟踪和定位算法，XILINX Spartan 6系列XC6SLX45 FPGA作为系统管理芯片实现Kintex7 FPGA和TMS320C6678 DSP的上掉电时序和启动管理。该架构在硬件架构层次上解决了传统视觉传感系统的延时问题，实现了图像的实时高速采集、处理。

主权项

1.一种基于DSP和FPGA的无人空中加受油视觉传感系统硬件架构，其特征在于包括两个FPGA、一个DSP、电源转换模块和时钟产生装置；其中一个FPGA采用XILINX公司Kintex7系列XC7K325T‑2FFG900I，作为主处理器芯片；外接256MB DDR3‑1333存储器，用作图像数据的缓冲区；外接128MB NOR FLASH通过将其配置成BPI模式，可以将应用逻辑电路固化在NOR FLASH中，通过用户拨码开关配置实现上电自动从NOR FLASH启动；该FPGA提供两路独立千兆以太网接口，一路作为GigE Vision相机接口，一路作为上位机接口；该FPGA扩展两路CameraLink接口，可将其配置成两路Base模式输入或一路Full模式输入；该FPGA向外引出2路SPI接口、2路I2C接口、8路I/O接口、1路RS232/485接口以及8路用户模式选择开关供用户使用；DSP采用Texas Instruments公司的TMS320C6678 DSP，作为协处理器芯片，负责图像处理；DSP外接1GB DDR3‑1333存储器，用作图像数据的缓冲区；DSP外接16MB NOR FLASH，通过SPI总线挂在DSP上，用于存储应用程序；DSP外接64MB NAND FLASH，通过EMIF接口与DSP相连，用于存放算法程序；DSP外接128KB EEPROM，通过IIC总线与DSP连接，用来存储初始化参数和Boot程序，通过用户拨码开关配置上电自动引导存储在NAND FLASH或NOR FLASH的应用程序；DSP提供两路百兆以太网口，用于数据传输；DSP提供一路高性能HyperLink接口，用于板级连接，可以使用两块板卡构成双余度系统；另一个FPGA采用XILINX公司Spartan 6系列XC6SLX45T‑CSG324 FPGA，作为系统管理芯片，负责TMS320C6678、XC7K325T‑2FFG900I上掉电时序控制、启动管理；该FPGA外接16MB NOR FLASH通过SPI总线与其相连，用来烧录固化应用逻辑电路程序，通过用户拨码开关配置实现上电自动从NOR FLASH启动；Kintex7 FPGA通过UART协议或20对差分I/O与Spartan6 FPGA互连实现数据传输；Kintex7 FPGA通过高速IO口或PCIE总线将图像数据传输给TMS320C6678 DSP；TMS320C6678 DSP通过SPI总线将图像处理结果回传给Kintex7 FPGA；Spartan6 FPGA通过GPIO或SPI总线或UART协议与TMS320C6678 DSP互连完成数据传输；电源转换模块将外接电源转化为各个芯片需要的电源，时钟产生装置提供各芯片工作的时钟。