基于四核DSP的視頻交通檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
1視頻檢測(cè)系統(tǒng)整體方案
目前交通信息視頻檢測(cè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，而且穩(wěn)定性不高、價(jià)格昂貴、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，需要專人管理，操作較為繁瑣。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖1所示采用4核DSP結(jié)構(gòu)，通過(guò)4個(gè)系統(tǒng)單元間通信接口的連接，將4個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器DSP相結(jié)合，體現(xiàn)了4微處理器系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)單元實(shí)現(xiàn)檢測(cè)算法并與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)工作時(shí)，CCD攝像頭采集車(chē)流圖像信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，數(shù)字視頻數(shù)據(jù)存入視頻緩沖器FIFO中，存滿一行后向4×DSP系統(tǒng)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)；DSP中斷CPU，將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部存儲(chǔ)器SDRAM中，完成數(shù)字視頻圖像的采集和YUV變量分離，合成一幀完整的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；然后產(chǎn)生中斷通知算法處理程序?qū)D像進(jìn)行處理，結(jié)果存儲(chǔ)在DSP地址空間約定好的緩沖區(qū)里，等待外部設(shè)備取走檢測(cè)結(jié)果，以作后續(xù)處理。
2 DSP簡(jiǎn)介
DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)自從1982年誕生以來(lái)，獲得了飛速的發(fā)展。本文采用4顆TI(Texas Instrument)公司高端DSP-TMS320C6416所設(shè)計(jì)，具有主頻高、雙套外部地址和數(shù)據(jù)總線等特點(diǎn)，非常適用于圖像處理等領(lǐng)域。有關(guān)該芯片的特點(diǎn)如下，詳細(xì)資料可見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3]。
(1) DSP內(nèi)核采用超長(zhǎng)指令字（VLIW）體系結(jié)構(gòu)，有8個(gè)功能單元、64個(gè)32 bit通用寄存器。一個(gè)時(shí)鐘周期同時(shí)執(zhí)行8條指令，運(yùn)算能力可達(dá)到 4800MIPS（每秒百萬(wàn)條指令），支持8/16/32/64 bit的數(shù)據(jù)類(lèi)型。兩個(gè)乘法累加單元一個(gè)時(shí)鐘周期可同時(shí)執(zhí)行4組16×16 bit乘法或8 組8×8bit乘法，每個(gè)功能單元在硬件上都增加了附加功能，增強(qiáng)了指令集的正交性。除此之外還增加了一些指令用以削減代碼長(zhǎng)度和增加寄存器的靈活性；
(2)為使數(shù)據(jù)能保持對(duì)超快速DSP內(nèi)核的供給，TMS320C6416采用了兩級(jí)超高速緩存器，即16 KB的一級(jí)數(shù)據(jù)Cache、16 KB的一級(jí)程序Cache和1 024 KB的數(shù)據(jù)和程序統(tǒng)一內(nèi)存。為了達(dá)到更大的擴(kuò)展，1 024 KB內(nèi)存中的256 KB存儲(chǔ)空間可設(shè)置用作二級(jí)Cache；
(3)TMS320C6416的存儲(chǔ)器接口提供了到SDRAM、SBSRAM、異步器件如SRAM/ROM等存儲(chǔ)器的無(wú)終端接口，也可連接到外部I/O器件;
(4)在TMS320C6416 中，增加了一個(gè)PCI接口，支持32bit寬的地址和數(shù)據(jù)復(fù)用總線，工作頻率最高為33MHz；
(5)DSP器件比通用CPU家族的動(dòng)輒幾十瓦而言，其功耗一般在數(shù)瓦甚至毫瓦量級(jí)，這在各種功耗敏感場(chǎng)合顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)省去了繁雜的散熱系統(tǒng)。本文采用C6416，I/O電壓為3.3 V，內(nèi)核電壓為1.2 V。當(dāng)時(shí)鐘頻率為600 MHz時(shí)，DSP的最大功耗小于1.6 W。
2.1 4×DSP的并行圖像處理系統(tǒng)
使用4個(gè)TI公司高端數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6416構(gòu)建一種新型的并行圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)同步4口SRAM和系統(tǒng)總線構(gòu)成互連結(jié)構(gòu)，兼有緊耦合并行系統(tǒng)和松耦合并行系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)[4]。
2.2 4×DSP并行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖像處理算法靈活多樣，而且還在不斷地迅速發(fā)展，為滿足日益復(fù)雜的圖像處理算法和逐漸變大的圖像規(guī)模，出于通用性考慮，系統(tǒng)中處理器之間需要靈活的、高帶寬的通信和握手機(jī)制。圖2給出了所設(shè)計(jì)的并行系統(tǒng)框圖，采用4顆TMS320C6416芯片，能較快完成以前一臺(tái)計(jì)算機(jī)需要長(zhǎng)時(shí)間才能完成的任務(wù)。
從圖2可以看出，該系統(tǒng)以緊耦合系統(tǒng)和松耦合系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)架而設(shè)計(jì)的，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。緊耦合系統(tǒng)通過(guò)共享的存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)處理器之間的通信，處理器之間的聯(lián)系比較緊密。松耦合系統(tǒng)中每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)帶有存儲(chǔ)器[5]，處理器之間通過(guò)消息傳遞的方式來(lái)相互通信。該系統(tǒng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)即是一臺(tái)完整的DSP處理器并且?guī)в蠸DRAM存儲(chǔ)器，屬于松耦合系統(tǒng)；而所有節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)同步4口SRAM存儲(chǔ)器，構(gòu)成的整體是一個(gè)單一計(jì)算資源，屬于緊耦合系統(tǒng)。因此，該系統(tǒng)具有緊耦合系統(tǒng)和松耦合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，相比于前面兩者具有增強(qiáng)的可用性和更好的性能。
評(píng)論