基于TMS320C6711的中心定位实时图像处理系统

　　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。实验证明，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 实时图像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像处理系统。系统硬件框图如图1。该图像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。数字图像信号在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执行图像处理程序，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900MFLOPS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VelociTITM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像处理的特点：

　　(1)先进的VelociTI超长指令字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变换

　　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位数字图像信号，在FPGA的控制下存入双口RAM存储器，供DSP处理使用。

　　1.3 电源模块和监控复位电路