软件设计 - 基于多DSP与FPGA的实时图像处理系统设计

3 软件设计

3.1 FPGA部分
FPGA编程语言使用Verilog HDL语言[10]，软件环境为XILINX ISE10.1。软件主要包括顶层模块，
FPGA 与图像数据接口驱动模块，双口RAM 模块，EMIF接口模块[11]。

FPGA软件组成图如图4所示。

3.2 DSP部分
DSP程序用C语言和TMS320C6000系列汇编语言编写，编程环境为CCS3.1或CCS3.3[12]。DSP程序由主函数main.c、多个功能模块函数和驱动函数Drive_EMI⁃FA.c、Drive_GPIO.cDrive_HPI.c、Drive_EDMA.c 等组成。second_level bootloader.asm 中的内容是二级引导程序，目的是将程序的各段从LOAD地址搬运到RUN地址，烧写时二级引导程序存入FLASH的起始1 K的空间，DSP上电复位后自动将这段代码拷贝到内部RAM，然后执行这段代码。vectors.asm 是中断向量表，当中断（必须是被使能的中断）产生时，CPU自动跳到中断向量表中相应的位置。DSP软件流程图如图5所示。

信号并行处理板中DSP的软件主要为接口驱动部分，其中主要接口驱动为DSP读写FPGA，4个DSP的接口驱动相同，以下是DSP从FPGA中读取数据的程序。
emif=（unsigned int *）0×00090000;
emif1=（unsigned int *）0×000b0000;
dualram=（int *）0×a0000000;
Drive_GPIO（12, DRIVE_GPIO_Output, 0,0）;
memmove（emif,dualram,131072）;
Drive_GPIO（12, DRIVE_GPIO_Output, 0,1）;
memmove（emif1,dualram,32768）;

由于采用了DSP的GPIO12作为连接FPGA的最高位地址线。因此，要从FPGA中读取128 K字节的数据需要用到上段程序。

4 实验测试结果

利用上述图像处理平台，对输入640×512×25（帧）4 bit/s的红外图像进行了实时处理，测试结果表明，该处理平台可以实时检测出满足条件的目标信息，满足设计要求。此前利用单DSP平台实现了数据量为256×256×10（帧）×８bit/s图像的实时处理，相比之下，采用多DSP平台的处理能力较单个DSP有了较大提高。

5 结束语

运用TI的高性能DSP（TMS320C6416）设计了一种通用实时图像处理系统，讨论了系统设计的关键结构和系统处理实时性要求。基于多DSP和FPGA的图像处理系统针对图像数据量大,数据复杂的特点,充分利用了DSP计算庞大数据的高效性和FPGA精于并行处理的优点,具有集成度高、存储量大、处理速度快和方便传输等特点。结果表明该系统能够有效地实现大量的实时图像处理任务，具有广泛的应用前景，同时也可在更快速度的平台上进行拓展[13]。