多核DSP实时图像处理平台设计与实现

《多核DSP实时图像处理平台设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第４５卷第１期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．１２０１５年１月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＪａｎ．２０１５多核ＤＳＰ实时图像处理平台设计与实现刘小剑，杨敬宝，王闯（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８）摘要：为了实现对高帧率、高分辨率图像的智能化实时处理，要求图像处理系统具有较高的数据传输带宽和数据处理能力。采用多核ＤＳＰ作为核心处理器来解决目前图像采集平台面临的数据传输瓶颈和处理瓶颈，利用ＦＰＧＡ硬件化并行处理的特性完成多路视频的预处理，设计了高速串口ＲａｐｉｄＩｏ通信接

2、口实现视频的实时传输，对ＤＳＰ的多核调度特性进行分析，保证处理的实时性，并采用相关算法验证系统的性能。关键词：实时处理；硬件化并行；高速串口；多核调度中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１５）０１桘０１３１桘０４DesignandImplementationofImageProcessingPlatformwithMulti桘coreDSPＬＩＵＸｉａｏ桘ｊｉａｎ，ＹＡＮＧＪｉｎｇ桘ｂａｏ，ＷＡＮＧＣｈｕａｎｇ（Xi′anAeronauticsComputingTechniqueRes

3、earchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６８，China）Abstract：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒｅａｌ桘ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｔｈｅｉｍａｇｅｗｉｔｈｈｉｇｈｆｒａｍｅｒａｔｅｏｒｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｈａｖｅｈｉｇｈｅｒｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ．Ｍｕｌｔｉ桘ｃｏｒｅＤＳＰｉｓｕｓｅｄａｓｔｈ

4、ｅｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｗｈｉｃｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｆａｃｉｎｇ．ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦＰＧＡ′ｓｈａｒｄｗａｒｅｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｒｅｍａｄｅｕｓｅｏｆｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉ桘ｃｈａｎｎｅｌｖｅｄｉｏ．Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｈｉｇｈ桘ｓｐｅｅｄｓｅｒｉａ

5、ｌＲａｐｉｄＩｏｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｒｅａｌ桘ｔｉｍｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｖｉｄｅｏ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉ桘ｃｏｒｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃａｒｒｙｏｎｂｅｉｎｇａｎａｌｙｓｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒｅａｌ桘ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓ-ｉｎｇ，ａｎｄｔｅｓｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍ′ｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂａｓｅｄｏｎｒｅｌａｔｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Keywords：ｒｅａｌ桘ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｈａｒｄｗａｒｅｐａｒａｌｌｅｌ；ｈｉｇｈ桘ｓｐｅｅｄｓｅｒｉ

6、ａｌ；ｍｕｌｔｉ桘ｃｏｒｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ引言核最高频率达到１．２５Ｇ，单个指令周期可以执行３２个定点数据运算，或者执行１６个浮点数据运算。整个芯随着图像采集设备的快速发展，高分辨率图像带片提供３２０ＧＭＡＣ定点计算或者１６０ＧＦＬＯＰ浮点计算来了极大的数据处理量，此外多样且复杂的算法则带［２］能力。来极大的运算量。因此，在一些对系统实时性要求苛Ｃ６６７８每个核具有６４ＫＢ的１级和５１２ＫＢ的２刻的嵌入式应用场合，图像的处理速度往往成为影响级存储空间。芯片内具有一个４ＭＢ的共享ＳＲＡＭ，供系统精度和实用性的瓶颈。为

7、了实现对图像的快速、核数据交互使用。还提供了ＤＤＲ３控制器接口，可以智能化处理，要求图像处理系统具备强大的数据处理外接ＤＤＲ３，可以直接控制８ＧＢ的寻址范围。能力和高度灵活性，而高速、高性能ＤＳＰ是实现快速［１］Ｃ６６７８的片内外设有４个ＳＲＩＯ高速串行口、２个处理的关键。ＰＣＩＥ接口、１６位外部存储器ＥＭＩＦ接口、网口以及本文设计了基于ＴＭＳ３２０Ｃ６６７８多核ＤＳＰ的实时ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ总线、ＵＡＲＴ、ＴＳＩＰ、ＧＰＩＯ等接口。这些接口通图像处理平台，以期解决图像处理算法的复杂度和处［３］过片内的高速互联总线和各个处

8、理器交互数据。理的实时性问题，构建并行框架发挥出多核性能优势，推动高性能图像处理平台的实现。２系统结构与功能组成１Ｃ６６７８及其结构系统由Ｃ６６７８多核ＤＳＰ处理器、ＦＰＧＡ协处理器、Ｃ６６７８是Ｃ６６系列中的８核浮点型ＤＳＰ，其每个ＤＤＲ３控制器、以太网接口、电平转换器、Ｉ２Ｃ和ＳＰＩ总收稿日期：２０１４－１１－２３基金项目：航