系统优化方法 - 基于ARM与CPLD的无线内窥系统设计

　　5．2 优化方法

　　为提高图像传输的帧率，本系统主要采用了2种优化方法。

　　（1）硬件优化

　　硬件优化主要是在CPLD采集数据时，使用双缓冲，使得连续采集下一帧图像和传输上一帧图像可以并行，从而提高系统的吞吐率。

　　（2）软件优化

　　软件优化的作用在本系统的调试过程中效果明显；本系统的第一个版本，图像采集速率仅为3 s／帧；通过软件优化后，达到了最终的O．3 s／帧。其优化如下：

　　①循环外移，避免在循环中重复运算；

　　②频繁使用的变量申明为寄存器变量；

　　③把所有的JPEG-LS编码函数代码拷贝到RAM中执行。

　　默认情况下，所有的代码都存放在Flash中。ARM运行时，从Flash中读取指令并且执行。众所周知，Flash的访问速度相对RAM而言，相差一个数量级，因此，如果把关键代码放在RAM中，执行速率将会大大提高。而AT9lR40008内部自带512 KB的RAM，足够本系统使用，因此，这个方法可行。

　　解决的方法有两个，一是写一个启动程序，在启动时，把系统所有的代码都拷贝到RAM中，这样系统速度会提高。然而，该方法实现起来较麻烦，且如果程序扩展，可能会超过RAM的512 KB限制。因此，本系统采用另外一个简单方法。采用IAR Embedded Workbench开发环境，通过阅读其编译器手册发现，在函数之前添加一个__ramfunc伪指令，那么链接器在生成启动代码时，会将该函数拷贝到RAM中，从而提高运行效率。其使用例子如下：

　　__ramfunc void encode_oneline（vcrid）

　　通过使用该方法，系统的运行效率提高了约lO倍。

　　结语

　　本系统以ARM为核心，实现了JPEG-LS无损图像压缩算法，并结合CPLD实现了CMOS摄像头的时序控制。通过蓝牙传输，实现了数字化的无线内窥系统。

　　本系统具有良好的扩充性，可以使得系统更加微型化。首先，如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片，则将融合ARM核以及蓝牙功能，可以更加减小内窥镜的体积。最重要的是，如果发展自主产权的内窥镜芯片，那么以现有的SOPC技术，可以将ARM核、CPLD逻辑门以及蓝牙通信功能集成在一起，形成无线内窥镜的集成解决方案，从而使其产业化成为可能。

　　本系统在实现过程中，完成了一系列的调试工具，积累了调试以及优化经验。我国现有的医疗设备开发技术相对比较落后，在此分享，希望对同类型的产品设计以及芯片生产能有一些参考价值。