一種高速DSP的圖像處理應(yīng)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)

　　本文圖像處理系統(tǒng)的軟件流程如圖2所示。應(yīng)用主程序需要先完成CSL(Chip Support Library)庫的初始化，以便在程序中能調(diào)用相關(guān)的芯片級(jí)支持庫函數(shù)。隨后，開EDMA中斷，并使能EDMA中的I2C通道的中斷;開VP1、VP2口中斷;初始化并啟動(dòng)I2C的數(shù)據(jù)傳輸，完成對(duì)視頻解碼芯片SAA7113和視頻編碼芯片ADV7176的寄存器的參數(shù)初始化數(shù)配置;配置和啟動(dòng)VP1和VP2視頻口;最后進(jìn)入空閑等待循環(huán)。視頻的采集以中斷的方式進(jìn)行，當(dāng)一幀圖像采集完后，觸發(fā)VP1中斷，系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)的中斷子程序?qū)D像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，求出位置和姿態(tài)等參數(shù)，最后將參數(shù)通過UART傳輸給控制計(jì)算機(jī)。

　　圖2 主程序流程

　　DM642 的EDMA 控制器負(fù)責(zé)片內(nèi)L2存儲(chǔ)器與其它設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。能提供超過2Gb/s 的外部帶寬，有64 個(gè)通道, 每1個(gè)通道都有1個(gè)事件與之關(guān)聯(lián)，由這些事件觸發(fā)相應(yīng)通道的傳輸。上面流程中A/D、D/A的芯片初始化的參數(shù)傳輸和視頻數(shù)據(jù)的采集都是通過EDMA來實(shí)現(xiàn)的。

　　3.2 A/D和D/A芯片的初始化

　　A/D和D/A芯片的初始化過程通過EDMA中的I2C通道來實(shí)現(xiàn)。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)參數(shù)在EDMA 的參數(shù)RAM表中進(jìn)行配置，其中主要包括源數(shù)據(jù)起始地址、目的地址、地址的修改方式、要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式和大小。對(duì)二個(gè)芯片的初始化數(shù)據(jù)參數(shù)分別配置在二個(gè)不同的RAM表中。第一次I2C通道的EDMA數(shù)據(jù)傳輸完畢后由EDMA控制器向CPU發(fā)出中斷，中斷處理程序載入第二次I2C傳輸?shù)腞AM參數(shù)表，啟動(dòng)第二次傳輸過程。從而完成二個(gè)芯片的初始化過程。

　　3.3 視頻采集與輸出

　　對(duì)應(yīng)于YUV 4：2：2的格式視頻數(shù)據(jù)采集，EDMA中用于VP1的數(shù)據(jù)傳輸有三個(gè)通道。系統(tǒng)中將視頻端口VP1配置為連續(xù)幀采集的方式，也就是啟動(dòng)第一幀的采集后，后面幀的采集連續(xù)進(jìn)行不需要另外的幀同步信號(hào)。

　　在隔行掃描模式下，每幀分為兩場，兩場在時(shí)域上是分開的，通過EDMA 鏈表可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)場合成，不需占用額外的CPU 時(shí)間。EDMA 的參數(shù)RAM 存放了有關(guān)的傳輸參數(shù), 這些參數(shù)用于產(chǎn)生EDMA 讀寫操作所需要的地址。在使用EDMA 通道傳輸奇數(shù)場與偶數(shù)場時(shí)，分別使用不同的EDMA 參數(shù)RAM。兩組參數(shù)RAM 的目的地址分別指向存儲(chǔ)圖像的第一行與第二行象素的首地址, 并且兩組參數(shù)RAM 通過鏈接地址(Linking Address)循環(huán)相連，并將源地址傳輸方式設(shè)置為1維的，目標(biāo)地址方式設(shè)置為2維的。在EDMA 通道的傳輸中，奇數(shù)場傳輸任務(wù)的結(jié)束會(huì)自動(dòng)地根據(jù)當(dāng)前參數(shù)RAM的鏈接地址裝載傳輸偶數(shù)場的參數(shù)RAM,進(jìn)行偶數(shù)場的傳輸。通過設(shè)定幀索引(Frame Index)值可以讓奇數(shù)場與偶數(shù)場數(shù)據(jù)在幀緩沖區(qū)中被隔行存儲(chǔ)，這樣在無需占用額外CPU 時(shí)間的前提下就實(shí)現(xiàn)了場合成。另外，由于兩組參數(shù)RAM 通過鏈接地址循環(huán)相連，則奇數(shù)場與偶數(shù)場的數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)不斷地交替進(jìn)行下去，這就形成了連續(xù)幀的數(shù)據(jù)采集。每一幀數(shù)據(jù)通過EDMA傳輸至SDRAM完畢之后，VP1會(huì)向CPU發(fā)出一個(gè)中斷，相應(yīng)的中斷程序?qū)?huì)對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處里。

　　大批量的圖像數(shù)據(jù)傳輸和復(fù)雜算法的處理一直是高速數(shù)字圖像處理器的速度瓶頸，從上面的數(shù)據(jù)傳輸過程上可以看出， 利用DM642 的EDMA 功能可以在不中斷DSP算法處理工作的同時(shí)完成圖像數(shù)據(jù)的搬移，在有效地解決了大批量圖像數(shù)據(jù)傳輸速度瓶頸的同時(shí)，又能讓DSP 的處理器核專門從事算法處理工作，極大地提高了系統(tǒng)的并行性能。

　　視頻輸出功能在本系統(tǒng)中主要用于早期開發(fā)階段的調(diào)試。實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要將中間處理圖像結(jié)果數(shù)據(jù)通過EDMA中的VP2通道直接寫入視頻FIFO。

　　3.4 通信接口功能的實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)中，通過軟件的方法，不增加硬件的復(fù)雜度，利用已有的McBSP和EDMA實(shí)現(xiàn)UART功能。

　　同步串口依賴三條分離的信號(hào)線(數(shù)據(jù)、幀同步和時(shí)鐘)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，而異步通信只是在一根信號(hào)線上進(jìn)行。要用同步串口實(shí)現(xiàn)異步傳輸，需要通過在數(shù)據(jù)的首尾加入起始位和停止位，讓接收方知道數(shù)據(jù)傳輸何時(shí)開始和停止。用McBSP實(shí)現(xiàn)UART功能，除了對(duì)McBSP進(jìn)行正確設(shè)置外，還需要正確設(shè)置EDMA，對(duì)McBSP收發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件處理。EDMA實(shí)現(xiàn)內(nèi)存到McBSP之間的高效數(shù)據(jù)搬移，數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。對(duì)McBSP和EDMA的設(shè)置及編解碼程序的設(shè)計(jì)詳見文獻(xiàn)[5]。

　　4、結(jié)論

　　研究了一種基于DM642的圖像處理應(yīng)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)的基本功能包括視頻輸入和輸出，與外界的UART接口通信等。由于軟件采用了模塊化設(shè)計(jì)，針對(duì)具體的功能需求，通過配置不同的客戶程序，可以實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用，因而系統(tǒng)具有好的應(yīng)用前景。