一種高速DSP的圖像處理應用平臺的設計

　　本文圖像處理系統(tǒng)的軟件流程如圖2所示。應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)用相關的芯片級支持庫函數(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I2C的數(shù)據(jù)傳輸，完成對視頻解碼芯片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VP1和VP2視頻口;最后進入空閑等待循環(huán)。視頻的采集以中斷的方式進行，當一幀圖像采集完后，觸發(fā)VP1中斷，系統(tǒng)調(diào)用相應的中斷子程序?qū)D像數(shù)據(jù)進行處理計算，求出位置和姿態(tài)等參數(shù)，最后將參數(shù)通過UART傳輸給控制計算機。

　　圖2 主程序流程

　　DM642 的EDMA 控制器負責片內(nèi)L2存儲器與其它設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。能提供超過2Gb/s 的外部帶寬，有64 個通道, 每1個通道都有1個事件與之關聯(lián)，由這些事件觸發(fā)相應通道的傳輸。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通道來實現(xiàn)。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)參數(shù)在EDMA 的參數(shù)RAM表中進行配置，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。對二個芯片的初始化數(shù)據(jù)參數(shù)分別配置在二個不同的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，啟動第二次傳輸過程。從而完成二個芯片的初始化過程。

　　3.3 視頻采集與輸出

　　對應于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，也就是啟動第一幀的采集后，后面幀的采集連續(xù)進行不需要另外的幀同步信號。

　　在隔行掃描模式下，每幀分為兩場，兩場在時域上是分開的，通過EDMA 鏈表可自動實現(xiàn)場合成，不需占用額外的CPU 時間。EDMA 的參數(shù)RAM 存放了有關的傳輸參數(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，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置為1維的，目標地址方式設置為2維的。在EDMA 通道的傳輸中，奇數(shù)場傳輸任務的結(jié)束會自動地根據(jù)當前參數(shù)RAM的鏈接地址裝載傳輸偶數(shù)場的參數(shù)RAM,進行偶數(shù)場的傳輸。通過設定幀索引(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，這樣在無需占用額外CPU 時間的前提下就實現(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會向CPU發(fā)出一個中斷，相應的中斷程序?qū)Σ杉降膱D像數(shù)據(jù)進行處里。

　　大批量的圖像數(shù)據(jù)傳輸和復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，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。實際應用中可以根據(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 通信接口功能的實現(xiàn)

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

　　同步串口依賴三條分離的信號線(數(shù)據(jù)、幀同步和時鐘)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，而異步通信只是在一根信號線上進行。要用同步串口實現(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)傳輸何時開始和停止。用McBSP實現(xiàn)UART功能，除了對McBSP進行正確設置外，還需要正確設置EDMA，對McBSP收發(fā)數(shù)據(jù)進行軟件處理。EDMA實現(xiàn)內(nèi)存到McBSP之間的高效數(shù)據(jù)搬移，數(shù)據(jù)處理軟件對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編碼，對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼。對McBSP和EDMA的設置及編解碼程序的設計詳見文獻[5]。

　　4、結(jié)論

　　研究了一種基于DM642的圖像處理應用平臺的設計與實現(xiàn)，其實現(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計，針對具體的功能需求，通過配置不同的客戶程序，可以實現(xiàn)特定的應用，因而系統(tǒng)具有好的應用前景。