基于TMS320C6711B DSP的中心定位算法設(shè)計

　　25MHz時鐘信號經(jīng)過ICS501倍頻后，產(chǎn)生150MHz和100MHz時鐘信號，經(jīng)三態(tài)門總線緩沖器74LVTH125輸出后得到CPU工作時鐘及同步接口所需的工作時鐘。C6711的7個JTAG仿真腳

、TMS、TDI、TDO、TCK、EMU1和EMU0連接到一個14腳雙排插頭上，可與仿真器相連，以進行系統(tǒng)調(diào)試和程序下載。

　　1.5 外部存儲器設(shè)計

　　C6711訪問外部存儲器必須通過EMIF。EMIF不僅有很高的數(shù)據(jù)吞吐率，而且還有很強的接口能力，可以與目前所有類型的存儲器直接接口。設(shè)計采用三種類型的存儲器：Flash ROM、雙口RAM和同步動態(tài)存儲器SDRAM。Flash ROM 是現(xiàn)場可擦除、掉電后可保持數(shù)據(jù)的存儲器，用來固化程序和保存掉電后需要保存的數(shù)據(jù);雙口RAM用來存儲一幀圖像數(shù)據(jù);SDRAM運行速度快，用來存放實時運行程序和臨時數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)Flash ROM采用SST39VF040，且配置在CE1空間。雙口RAM采用IDT70V28，且配置在CE2空間。選用HY57V653220作為SDRAM，配置在CE0空間，這樣的配置與引導(dǎo)方式相配合。

　　1.6 輸出電路

　　系統(tǒng)根據(jù)輸入的圖像，由C6711進行處理后得出一個衛(wèi)星姿態(tài)角信息。該姿態(tài)角信息由C6711輸出到PC機的RS-232口，由于通信的信息量少，所以可以利用C6711的多通道緩沖串口McBSP，在不擴展其他硬件的情況下，用軟件實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)傳輸格式。發(fā)送時，發(fā)送轉(zhuǎn)換子程序把每一個數(shù)據(jù)位擴展成16位的UART字，并把這些已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)塊放入發(fā)送緩沖區(qū)，同時在適當?shù)牡胤郊由掀鹗嘉缓徒K止位(如圖2所示)，然后EDMA把數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖區(qū)傳給McBSP，而McBSP幀同步發(fā)生器負責(zé)連續(xù)地移出這些數(shù)據(jù)[4];接收時，EDMA從McBSP讀入已經(jīng)擴展過的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)寫入接收緩沖區(qū)，然后再調(diào)用壓縮子程序把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成原來的字節(jié)形式。這種方法的優(yōu)點是硬件接口簡單，只需增加一個CMOS電平與RS232電平的電平轉(zhuǎn)換電路。

　　2 圖像處理算法的實現(xiàn)

　　中心定位圖像處理算法設(shè)計以輸入圖像格式320×240像素、1024灰度級/像素為基礎(chǔ)，包括濾波、判斷地平圈是否進入視場、邊緣檢測和精確定中心幾個部分。

　　2.1 濾波

　　探測器可能存在小于1%的壞單元，其灰度值主要為0或1023，壞元區(qū)范圍小于3×3。壞元的存在有可能對邊緣檢測帶來誤差，再加上采集到的圖像數(shù)據(jù)信噪比較低，所以采用二維中位數(shù)濾波[5]。其做法是：對于一幀圖像，采用從上到下、從左到右的方法，移動3×3的窗口，在每一個位置，將有9個圖像像素出現(xiàn)在窗口中，對這9個像素灰度值進行排序，使用快速排序法找到處于正中的像素值，把這個值賦給3×3窗口的中心像素。使用這種方法可以有效濾除區(qū)域不大于2×2的突發(fā)性干擾，從而提高算法精度。

　　2.2 判斷地平圈是否進入視場

　　當衛(wèi)星初始進入軌道時，在地平儀初始狀態(tài)下可能探測不到地球，這時需啟動搜索程序控制衛(wèi)星偏轉(zhuǎn)以搜索地球。因此，必須對所得的地平圈圖像采用逐行掃描的搜索方法以判斷地球是否進入視場。

　　2.3 邊緣檢測

　　邊緣提取首先檢測圖像局部特性的不連續(xù)性，然后再將這些不連續(xù)的邊緣像素連成完備的邊界。邊緣的特性是沿邊緣走向的像素變化平緩，而垂直于邊緣方向的像素變化劇烈。從這個意義上說，提取邊緣的算法就是檢測符合邊緣特性的邊緣像素的數(shù)學(xué)算子。

　　由于地球的輻射存在不均勻性，所以地平高度與采用的地平檢測方式有關(guān)。其差別在于對應(yīng)不同的地平檢測方式，具體的地平高度隨地球輻射變化程度不同。本文采用比例門限法檢測地平圈。具體算法如下：以粗略地心為起點，以0.5度為間隔取720條射線?？紤]到只需掃描地球輻射過渡帶，所以每條射線的掃描起點距粗略地心為100個單位，間隔一個單位進行一次采樣。由于該采樣點的坐標不是整型，所以利用雙線性內(nèi)插得到采樣點的灰度值，依次判斷采樣點，一邊記錄灰度最大值，一邊判斷該灰度值是否小于最大值的一半。當條件成立時，掃描停止，算出灰度值為最大值的50%所對應(yīng)的坐標，即地平點坐標。掃完720條射線后，所有的地平點構(gòu)成一個地平圈。該算法對接近過渡帶的點進行雙線性內(nèi)插，提高了程序執(zhí)行效率。檢測出的地平點坐標是浮點數(shù)，提高了地平判定精度，有利于減小測量地心的誤差。