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随着数字信号处理技术以及通信技术的不断发展，数字图像处理系统在工业检测、医疗设备、娱乐电子、国防军事等诸多领域得到了广泛应用。在嵌入式应用中，图像处理系统更加强调系统的实时性与稳定性，并且在功耗与结构上有更多的限制。高性能数字信号处理器（DSP）作为一种专用的数字信号处理器，非常合适应用于嵌入式领域的图像处理。然而，图像处理运算量大，数据吞吐量大，单颗或者单核的数字信号处理器往往不能够满足图像处理应用的实时性要求。采用多颗处理器或者多核处理器构成并行系统，是提升系统性能、满足图像处理实时性要求的主要途径。本课题以实际项目应用为依托。首先，提出并实现了一种以三颗高性能DSP为核心电路的实时图像处理系统。测试表明，该图像处理系统达到了项目的实时性与稳定性的要求。其次，在多颗DSP并行系统实现的基础上，又提出了一种基于多核DSP的实时图像处理系统，在满足图像处理实时性的前提下，进一步实现了系统的低功耗，整体性能的提升为图像处理算法的升级改进，提供了更加广阔的空间。系统设计以DSP+FPGA为电路核心，配合以高速外部存储器，保证系统在硬件上具备足够的运算能力；同时配合以高速数据接口为大数据量的图像传输提供了足够带宽。课题涉及的硬件系统，核心处理器内核频率以及高速总线的数据速率，均达到了GHz以上，与此同时，系统功耗达到10W以上，必须以高速数字系统的设计方法进行设计。设计过程中，通过大量的仿真分析，从原理图的电源电路设计、高速互联的拓扑结构以及印制板电路的叠层、布局布线等诸多方面保证了图像处理系统中高速信号的信号完整性以及电源系统的电源完整性，从而确保硬件电路的正确可靠。论文首先提出了基于多颗DSP以及基于多核DSP的实时图像处理系统的方案设计，并对两种方案的主要硬件电路设计进行了综合对比介绍；其次在信号完整性分析的基础上，设计并实现了DSP处理板的印制电路板并对相关仿真做了介绍；最后通过基本电路功能测试、图像处理联调测试以及环境测试验证了多DSP实时图像处理系统的实时性以及可靠性。