图像信息处理机嵌入式实时系统软件设计方法.pdf

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1、万方数据国钆技求2001年第2期研究与开发RESEARCH&DEVELol砷涯ENT文章编号：1001—893x(2001)02—0059—03图像信息处理机嵌入式实时系统软件设计方法。黄巍(总装备都驻成都地区军事代表室，四川成都610036)【摘要】介绍了图像信息处理机的应用需求和特定的硬件结构，以该处理机实时操作系统和实时应用软件的设计方法为例，探讨了在强实时、多处理机系统中一种先进的设计方法一DARTS方法的设计思想和步骤。关键词：图像信息处理；实时系统；软件设计中图分类号：TN911．73文献标识码：A一、图像信息处理机的体系结构1．设计目的图像信息处理机是

2、一种紧耦合、异构型的多处理机系统，具有典型的MIMD结构，主要用于红外目标检测、识别和跟踪。整个系统既要能满足信息处理的实时要求，又要有较强的编程能力。同时，对用于红外目标检测、识别和跟踪算法，用神经网络实现这些功能的算法进行并行性和递归性分解后，也可以在该处理机上进行验证。2．硬件结构描述图像信息处理机由6个功能模块组成，如图1所示。l存取网络审中一控制器总路线图1信息处理机体系结构*收稿日期：2001—01—12作者简介l黄巍(1969一)，男，博士研究生．(1)多处理器阵列模块由处理单元PE0、PEl、PE2组成，其中PE0是由A110处理器及其控制器组成，用

3、于图像的低层处理；PEl和PE2是由TMS320C30及其本地存储器组成，并通过一个数据存取网络与图像存储模块构成多处理器并行处理阵列，用于图像的高层处理。(2)图像存储模块图像存储模块是用于存储图像序列的大容量高速存储器，通过存取网络供各处理器存取图像数据。(3)控制器模块由一片TMS320C30及其控制寄存器、状态控制器组成，用于完成系统控制任务，协调各处理器共同完成应用任务。在系统启动时，完成对各处理器应用软件的装载及激活；在处理过程中，完成进程的同步与检测、任务调度、图像数据通道管理、图像开窗控制等全局性工作。(4)主机由PC机组成，用于处理器初始化、控制器

4、程序装载、应用软件调试以及人机通信等工作。(5)存取网络由多路总线和转换开关所构成的网络，为各处理器和图像存储模块提供数据通路，直接由控制器控制。(6)实时监控模块由控制器直接控制，用于实时监控图像处理的效果。·59·万方数据国讥技求2001年第2期研究与开发RESEAR(：至薹&DEVE重。()PMENT3．软件体系结构信息处理机系统的软件分为两大部分：实时操作系统部分和应用软件部分。实时操作系统驻留在处理机的各个部分，包括主机、控制器、处理器，主要用于管理整个系统资源，包括任务分配、调度管理、出错处理等，并为不同的图像信息处理算法程序提供调试、修改和运行的环境。

5、应用软件包括目标检测、滤波、图像划分、特征提取、目标识别以及精确跟踪等一系列算法程序。二、处理机实时操作系统的设计1．信息处理机实时操作系统主要用于完成以下功能：(1)全面管理整个处理机系统资源，包括系统自检、自诊断、初始化、出错处理和自动复位的功能；(2)在现有硬件资源的条件下，将应用算法分解，合理地为分解后的任务或进程分配资源；(3)合理地调度各个任务；(4)不同任务之间的快速切换；(5)提供装载、调试、修改应用算法程序的环境。对实时操作系统的具体要求有：(1)实时性强，属于强实时系统；(2)有处理异步并发事件的能力；(3)抢占式调度；(4)应用程序和操作系统一

6、体化。此外，由于该信息处理机的处理器PE0是具有Systolic阵列结构的处理单元，主要用于图像的低层处理，因此，应用算法程序都集中在用于高层处理的PEl和PE2处理器。这样，图像信息处理机操作系统由分布在主机、控制器、处理器上的4个部分组成，如图2所示。2．驻留在各部分操作系统的主要功能如下：(1)主机部分主要包括：①初始化控制器；②向控制器装载系统软件并运行之；③通过控制器控制信息处理机各部分；④提供对应用软件的装载、调试和修改界面；⑤完成人机通信，具有良好的用户界面。(2)控制器部分主要包括：①初始化各处理单元；②向各处理单元装载系统软件并运行之；③能正确地与

7、主机和各处理器之间进行通信；④显示和修改控制器中存储器和寄存器的内容；⑤在控制器上装载应用程序并·60·运行之；⑥完成各处理器之间的任务调配，进程间同步与互斥。(3)处理器部分主要包括：①能正确与控制器进行通信，接受操作命令和传输数据；②向处理器上装载应用程序并运行之；③显示和修改处理器中存储器、寄存器的内容；④单步、断点或从任一地址开始运行应用程序。当应用程序调试通过，在实际使用时，去掉主机部分，操作系统和应用软件的装载采用加电直接装载的方式，直接由控制器和处理器上的操作系统控制系统运行。处用器处胛器PFlP}：2l操f1-系统操作系统丁r丁[{卞制器撅f1·