基于DSP的色选机控制系统设计

发布时间：2017-08-02 12:34

  本文关键词：基于DSP的色选机控制系统设计

  更多相关文章： 色选机 DSP 图像处理 算法 CAN协议 DMA

【摘要】：色选机是用于对农产品中异色物料进行分选的现代化农产品加工装备。本文针对现有色选机控制系统图像处理能力不强,扩展性不足,调试能力差的特点设计了一种基于DSP的色选机控制系统。论文首先通过对色选机控制系统的分析,进行了总体设计,将控制系统分为图像采集、调试、分选执行以及图像处理四个子系统。其中,图像采集子系统实现图像采集与传输,调试子系统实现预选测试与参数设置,分选执行子系统实现分选执行,图像处理子系统实现图像处理。然后在完成系统分析后,针对图像处理系统与图像采集系统之间的图像传输的需求,设计了XINTF与FIFO的接口;针对图像处理系统与调试系统需要进行大量的图像数据传输以及CAN传输速率快、多节点扩展性强的特点,设计了CAN总线接口;针对图像处理系统与分选执行系统分选指令的传输,设计了RS485硬件接口。采用图像分割、阈值划分、分块识别的方式,简化了图像处理复杂程度,设计了阈值可调、通道可选的灵活多变的色阈值匹配算法,提高图像处理速度,并将图像处理算法在DSP上进行了实现。在CANOpen协议的基础上,通过对仲裁域、数据域功能的重定义,设计了满足调试过程中图像传输、分选参数传输的CAN总线通信协议;在ModBus协议的基础上,设计了可进行分选指令交互的RS485通信协议,并应用DMA的方式实现了图像数据的读取。最后通过DMA图像数据验证仿真试验,验证了图像数据读取的准确性,并对图像传输、图像处理、分选执行过程中时间进行了计算验证了DSP的流水线操作的可行性,利用示例图片对图像处理算法的灵敏度、处理的准确性进行简单验证,并测试系统的处理速度以及处理准确性。本文设计的控制系统采用DSP作为处理芯片,大大提高了系统的图像处理能力,系统增加调试模块,提高了系统的调试能力,设计了灵活可变的算法,提高了系统的扩展性。通过试验验证,系统处理数据读取准确性,数据处理的准确性能够得到保证,且系统稳定可靠,可满足色选机图像识别的基本要求。
【关键词】：色选机 DSP 图像处理 算法 CAN协议 DMA
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S226.5;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外色选机发展现状10-12
• 1.3 课题研究意义12
• 1.4 课题研究的主要内容12-14
• 第2章 色选机原理及总体结构设计14-21
• 2.1 色选机工作原理14-16
• 2.1.1 工作原理14
• 2.1.2 技术要求14-15
• 2.1.3 色选机结构特点15-16
• 2.2 色选机控制系统总体方案16-18
• 2.2.1 色选机控制系统性能参数16
• 2.2.2 色选机控制系统总体方案16-18
• 2.3 控制系统设计18-20
• 2.3.1 图像处理系统18-20
• 2.3.2 图像采集系统20
• 2.3.3 分选执行系统20
• 2.3.4 调试系统20
• 2.4 本章小节20-21
• 第3章 色选机图像处理系统硬件设计21-28
• 3.1 DSP器件选择及芯片介绍21-22
• 3.1.1 DSP芯片选型21
• 3.1.2 TMS320F28335浮点DSP简介21-22
• 3.2 图像采集接口设计22-25
• 3.2.1 XINTF总线22
• 3.2.2 DMA控制器22-23
• 3.2.3 FIFO存储器23-24
• 3.2.4 XINTF与FIFO接口设计24-25
• 3.3 RS485硬件电路执行25-26
• 3.3.1 RS48525
• 3.3.2 RS485通讯接口设计25-26
• 3.4 CAN总线硬件电路设计26-27
• 3.4.1 CAN总线26
• 3.4.2 CAN总线接口设计26-27
• 3.5 本章小节27-28
• 第4章 色选机图像处理系统软件设计28-41
• 4.1 软件总体结构设计28
• 4.2 图像处理算法设计28-35
• 4.2.1 图像预处理28-30
• 4.2.2 阈值匹配算法30-33
• 4.2.3 图像处理算法软件实现33-35
• 4.3 CAN总线应用层协议设计及实现35-38
• 4.3.1 CAN的数据传输格式35
• 4.3.2 CAN总线应用层协议设计35-37
• 4.3.3 CAN模块寄存器配置37-38
• 4.4 RS485通讯协议设计38-40
• 4.4.1 modbus通讯协议38-39
• 4.4.2 协议设计及实现39-40
• 4.5 DMA传输与数据存储40
• 4.5.1 图像数据存储40
• 4.5.2 DMA编程实现40
• 4.6 本章小节40-41
• 第5章 仿真与调试41-47
• 5.1 Code Composer Studio 5.541-44
• 5.1.1 CCS 5.5 代码生成工具41-43
• 5.1.2 嵌入式实时操作系统DSP/BIOS43
• 5.1.3 DMA 数据读取仿真43-44
• 5.2 数据读取的流水线分析44-45
• 5.3 图像处理算法调试45-46
• 5.4 本章小节46-47
• 第6章 总结与展望47-49
• 参考文献49-53
• 致谢53-54
• 作者简介及读研期间主要科研成果54

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