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[图文]DSP/BIOS在数字图像处理中的应用
 
慧聪网   2006年2月6日10时12分   信息来源:《现代电视技术》    

    作者:中国人民解放军装备指挥技术学院 宋胜利 曾峦

    传统的数字图像处理系统一般是基于PC机的,由安装在PC机中的图像采集卡采集图像,而后在PC机上进行后端处理。随着多媒体数码产品需求的不断扩大,数字图像处理设备要求越来越小型化,借助飞速发展的可编程器件,嵌入式数字图像处理系统成为发展的方向。

    DSP具有独特的哈佛结构,可以实现软件流水,并借助独特的超长指令字结构(VLIW)可以完成大运算量的数字图像处理工作。TI公司推出的DSP/BI0S提供了众多的模块及面向用户的API接口,包括多优先级多任务系统调度、内存管理、硬件driver抽象以及数字信号处理实时数据调试及交换的支持,可以进行多任务处理、管理复杂的硬件设备和实时数据传输,这为DSP在数字图像处理应用中的编程提供了一种利器。

    一 数字图像处理系统的硬件结构

    该数字图像处理平台是基于TI公司推出的高性能DSP评估板DM642 EVM[参考文献1、2、3],该评估版可以用于视频监控,视频、音频编解码,网络流媒体等多种用途。它包括一片TMS320DM642数字多媒体处理芯片,4M的flash,32M 133MHz SDRAM,256K的I2C EEPROM,以及一块支持OSD功能的FPGA,它还拥有丰富的外部接口,如三个可以配置的视频端口,一个音频接口,一个以太网接口以及PCI口等。

    该评估板的核心为TMS320DM642数字多媒体处理芯片,芯片的内核为C64x DSP核,时钟频率为600MHz,指令执行速度高达4800MIPS,具有6个并行的算术逻辑单元与两个并行的硬件乘法器,利用先进的超长指令字结构(VLIW),DM642可以完成复杂的数字图像处理运算。为了提高处理器的存取速度,C64x还提供了一些特别适用于数字图像处理的指令。

    整个系统结构框图可分为三个部分,见图1。摄像头采集的视频为PAL制,经SAA7115H数字化,得到的图像为CIF,大小为352*288个像素,4:2:2格式8位宽的YCbCr格式的信号。该视频解码器可以通过DM642的I2C总线编程设置其内部寄存器以接受大多数的视频信号,如NTSC,PAL以及SECAM等。

图1 数字图像处理系统结构框图

图1 数字图像处理系统结构框图

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    DSP读入数字化的视频数据,完成需要的数字图像处理运算。本程序调用功能强大的Image Lib(图像处理库),它包括了许多现成的经过优化的函数,可以完成sobel边缘检测、图像二值化、DCT变换等多种功能。另外还可以自己编写程序实现更复杂的功能,如MPEG-4编码、网络协议等。

    经过DSP处理后的数字视频经过Phillips SAA7105视频解码器进行数模转换,而后显示在监视器上。

    二 DSP/BIOS实时操作系统介绍

    DSP/BIOS是一个简易的嵌入式操作系统[参考文献4、5、8],主要是为需要实时调度、同步以及主机-目标系统通讯和实时监测的应用而设计的。DSP/BIOS集成在CCS中,不需要额外的费用,但不提供源码,它是 TI公司倡导的 eXpressDSP 技术的重要组成部分。

    DSP/BIOS本身只占用很少的资源,而且是可裁减的,它只把直接或间接调用的模块和API连接到目标文件中,最多为6500字,因此在多数应用中是可以接受的。它提供底层的应用程序接口,支持系统实时分析、线程管理、调用软件中断、周期函数与后台运行函数(idel函数)以及外部硬件中断与多种外设的管理。利用DSP/BIOS编写代码,借助CCS提供的多种分析与评估工具,如代码执行时间统计、显示输出、各线程占用CPU的时间统计等,可以直观地了解各部分代码的运行开销,高效地调试实时应用程序,缩短软件开发时间,而且DSP/BIOS是构建于已被证实为有效的技术之上的,创建的应用程序稳定性好,软件标准化程度高,可重复使用,这也减少了软件的维护费用。

    DSP/BIOS组件由以下3部分组成:

    1. DSP/BIOS实时多任务内核与API函数

    使用DSP/BIOS开发程序主要就是通过调用DSP/BIOS实时库中的API(应用程序接口)函数来实现的。所有API都提供C语言程序调用接口,只要遵从C语言的调用约定,汇编代码也可以调用DSP/BIOS API。DSP/BIOS API被分为多个模块,根据应用程序模块的配置和使用情况的不同,DSP/BIOS API函数代码长度从500字到6500字不等。CCS FOR C6000 V2。2提供的DSP/BIOS主要的API模块包括以下几种:CLK模块、HST模块、HWI模块、IDL模块、LOG模块、MEM模块、PIP模块、PRD模块、RTDX模块、STS模块、SWI模块、DEC模块、SIO模块、MBX模块、QUE模块与SEM模块。各模块的具体使用方法见参考文献[5,8]。

 
 
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